DE2550621C3 - Eine Überwasserplattfocm tragender Pfeiler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen eine Überwasserplattform tragenden, mit einem auf dem Meeresboden aufsetzbaren Fundament verbundenen Pfeiler aus vorgespanntem Stahlbeton für große Meerestiefen; hierbei handelt es sich um Meerestiefen von etwa 120 bis 250 m.

Durch die erforderliche Ausweitung der Erdölförderung auch auf größere Meerestiefen und somit auch größere Entfernungen von der Küste, wird der Abtransport des Öls von der Bohrstelle mittels Pipelines zu aufwendig und stößt auch auf technische Schwierigkeiten.

Man ist daher in letzter Zeit dazu übergegangen, auch für die ölförderung (nach einer erfolgreichen Ölbohrung) Überwasserplattformen zu verwenden, die als ölübergabestationen bezeichnet werden. Solche, z. B. aus der US-PS 35 22 709 bekannten ölübergabestationen weisen die vom Meeresgrund ausgehende ölsteigleitung auf, welche wiederum mittels eines am Fundament gelenkig gelagerten Stahlgerüstes ausgesteift ist. Da die ölsteigleitung vom Meereswasser umspült ist, was auch für das Gelenk zutrifft, sind etwaig anfällige Reparaturen am Gelenk oder an der Steigleitung nur unter großen Schwierigkeiten möglich; dies gilt insbesondere für den Fall, wo das Meer 150 bis m tief ist, was z. B. für die Nordsee gilt Aus der US-PS 36 24 702 ist weiterhin eine lediglich für geringere Meerestiefen geeignete Bohrinsel bekannt, welche aus einzelnen vorgespannten Betoiiringen zusammengesetzt wird, die auf einem starren Fundament aufgesetzt sind. Die einzelnen Betonringe werden an Land miteinander verbunden und als geschlossene Einheit zur Arbeitsstelle geschleppt und dort abgesetzt Da die Betonrohre beidseitig offen sind, ist eine Zusammensetzung derselben auf See nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pfeiler zu schaffen, dessen Einzelteile an Land

m wirtschaftlich hergestellt werden können und deren Zusammenbau auf See erfolgen soll.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Pfeiler aus mindestens zwei vorgefertigten und vorgespannten, als selbständig schwimmfähige Hohlkörper ausgebildeten, abgeschotteten Stahlbstonrohren mit einem Mindestaußendurchmesser von 7 bis 10 m besteht

Es ist zwar aus der FR-PS 20 26 906 bekannt, aus Metallrohren bestehende Hohlkörper für eine Überwasserplattform schwimmfähig zu machen und an die Arbeitsstelle heranzuschwimmen und auch zusammen mit dem gelenkig angeschlossenen Fundament abzusenken, jedoch ist ein Zusammenbau von zwei oder mehreren Metallrohren auf See nicht vorgesehen.

Abgesehen davon sind Metallrohre gegenüber Stahlbetonrohren unwirtschaftlicher.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Stahlbetonrohr so ausgebildet daß sie im schwimmenden Zustand vorspannbar sind.

Zweckmäßigerweise nehmen die Stahlbetonrohre jeweils Teile einer ölsteigleitung und Teile einer Steigleiter auf; dadurch wird die Ölleitung vor Sabotageakten weitgehend geschützt und ist jederzeit bis zur vollen Länge zum Fundament hin zugänglich;

Reparaturen, Überprüfungen und die Abdichtung von Leckstellen sind somit ohne weiteres möglich; auch ist

die Ölleitung vor einer Korrosion durch das aggressive

Meerwasser vollständig geschützt Mindestens ein Stahlbetonrohr kann mit einem

«o Auftriebskörper versehen oder ai;. solcher ausgebildet sein. Auch kann mindestens ein Stahlbetonrohr als Ballastkörper ausgebildet oder mit diesem versehen sein; in diesem Fall wirkt der Pfeiler wie eine am Fundament angelenkte Senkwaage.

Gemcß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Stahlbetonrohre mit dem Fundament — wie an sich bekannt — gelenkig verbunden; ein besonderer Vorteil eines derartig gelenkig gelagerten Pfeilers im Vergleich zu einem etwaig im Fundament eingespannten Pfeiler liegt darin, daß nur geringe Biegemomente auftreten und aufgrund des Fortfalls des Einspannmoments am Fundament nur Normal- und Querkräfte auf den Gründungskörper, also auf das Fundament, übertragen werden; dies führt zu einer erheblichen Verringerung der Abmessungen des Fundamentkörpers und des Pfeilers.

Da die Überwasserplattform für Meerestiefen zwischen 120 bis 250 m, verwendet werden soll und außerdem die Plattform in Gebrauchslage einen Abstand von mindestens 30 m von der Meeresoberfläche aufweisen soll, haben sich große Rohrlängen als äußerst zweckmäßig erwiesen; die Stahlbetonrohre können daher mindestens eine Länge von 40 bis 50 m aufweisen.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie Skizzen einer Herstellungsweise dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungs-

form der Erfindung in lotrechter Stellung,

Fig.2 einen Längsschnitt durch dieselbe Ausführungsform in geneigter Stellung,
F i g. 3 einen Schnitt gemäß Linie 3-3 in F i g. 2,
F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung,
F i g, 5 einen Querschnitt gemäß Linie 5-5 in F i g. 4,
F i g. 6 und 7 Details des Herstellungsverfahrens und
Fig.8 bis 11 Einzelheilen in stark schematisierter Darstellung dri Herstellungsverfahrens.

Etwa 30 bis 40 m über der Meeresoberfläche 1 ist eine als Ölübergabestation ausgebildete Oberwasserplattform 2 vorgesehen, die beispielsweise als Hubschrauberplatz ausgebildet ist und eine Pumpstation 3 aufweist Zur Pumpstation führt eine Erdölsteigleitung 4. Mittels einer Trosse 5 hat, wie angedeutet, ein Tanker 6 an der Überwasserplattform 7. angelegt und wird über einen Ölschlauch 7 mit Rohöl beladen.

Die Überwasserplattform ist über einen Pfeiler 10 mit einem Fundament 11 verbunden. Das Fundament 11 ;» befindet sich auf einer Wassertiefe von 150 m unter der Wasseroberfläche.

Der Pfeiler 10 besteht aus zwei vorgespannten Stahlbetonrohren 12 und 13, zwischen welchen ein ebenfalls rohrförmig ausgebildeter Stahlbetonrohrteil 14 vorgesehen ist Dieser Stahlbetonrohrteil weist einen wesentlich größeren Durchmesser als die eben genannten Rohre 12 und 13 auf und dient als Hauptauftreibskörper.
Die einzelnen Rohrteile sind durch Stöße \5,16 und

17 miteinander verbunden, wobei der unterste Rohrteil

18 als Ballastkörper oder Ballastträger ausgebildet ist und daher ebenfalls, wie dargestellt, einen wesentlich größeren Durchmesser als die Stahlbetonrohre 12 und 13 aufweist Letztere haben einen Außendurchmesser :>5 von etwa 8 m und nehmen mittig in sich die weiter oben erwähnte Rohölsteigleitung 4 auf.

Über ein Kugelgelenk 20 ist das als Ballastkörper ausgebildete Spannbetonrohr 18 mit dem Fundament 11 verbunden. Das Fundament 11 ist im Querschnitt ^JK> quadratisch ausgebildet und weist eine Unterteilung durch Querwände 21 auf. Die Rohölzuleitung 22 ist seitlich in das Fundament eingeführt und dann als Steigleitung 23 in letzterer ausgebildet

Der Pfeiler 10 kann sich ringsum bis zu einem Winkel ^l|5 24 (etwa 20°) neigen und somit etwaigen Windeinflüssen, einem Trossenzug, vor allem jedoch dem Wellengang des Meeres unterworfen werden. Durch die gelenkige Lagerung ist eine Konstruktion des Pfeilers 10 mit relativ geringen Abmessungen möglich. so

Sämtliche Spannbetosvrohre 12,14,13 und 18 sind bis einschließlich des Kugelgelenks 20 begehbar, so daß die Rohölstei^leitung 4 nicht nur gegen Korrosion und gegen Sabotageakte weitgehend geschützt ist, sondern daß auch Reparaturen auf der gesamten Länge der -'5 Steigleitung einschließlich des Kugelgelenks 20 möglich sind.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform eines Pfeilers 30, dessen caissonartiges Fundament 31 unterhalb der Wasseroberfläche 150 m tief liegt, ist kein go Auftriebskörper vorgesehen. Der Pfeiler 30 besteht aus zwei zusammengesetzten und vorgespannten Spannbetonrohrteilen 33 und 34 mit einem Außendurchmesser von 10 m. Auf dem Spannbetonrohrteil 33 ist die bereits oben erwähnte Überwasserplattform 35 angebracht, die « um etwa 30 m aus der Wasseroberfläche 36 herausragt.

Der Spannbetonrohrteil 34 ist an seinem unteren Ende mit Ballast 36 g.'iüllt und weist ein nicht näher dargestelltes Kugelgelenk 37 auf.

Das in F i g. 5 im Querschnitt dargestellte Fundament ist bei dieser Ausfuhrungsform rosettenartig ausgebildet und weist wesentlich größere Abmessungen als das Fundament 11 auf. Das rosettenartig ausgebildete Fundament weist große Hohlräume 38 zur Rohöllagerung auf.

Die rosettenartige Ausbildung des Fundaments mit einem Durchmesser von etwa 50 m und einer Höhe von etwa 30 m wird durch radial verlaufende Wände 40 erreicht Diese Wände haben große Bohrungen oder Löcher, so daß eine stets gleichmäßige Füllung des Erdölspeichers möglich ist; es ist jedoch darauf zu achten, daß der durch das Fundament umschlossene Hohlraum ständig gefüllt ist, so daß beim Abpumpen von Rohöl gegebenenfalls Wasser in das Fundament eingebracht werden muß.

Die Stahlbetonrohrteile sind jeweils mit einer Steigleiter 41 versehen.

Bei der Herstellung und beim Zusammenbau eines derartigen aus Fertigteilen besteh-nden Pfeilers kann wie folgt vorgegangen werden, in Trockendocks oder in Hafenbecken bzw. auch auf Pontons werden die einzelnen Bauteile vorgefertigt und gegebenenfalls vorgespannt Gemäß F i g. 8 sind jeweils die einzelnen Stahlbetonrohrteile 50 und 51 auf je einen Ponton 52 bis 53 abgesetzt; auf diesen Pontons erfolgt die Herstellung wie auch die Vorspannung derselben. Für das Fundament 54 sind zwei nebeneinanderliegende Pontons 55,56 vorgesehen.

Während die Stahlbetonrohre bis zu ihrer Gebrauchslage mit abschließenden Schotten 57,58 bzw. 59 und 60 auf den Pontons hergestellt werden, ist aus Fig.8 ersichtlich, wie das rosettenartige Fundament nach F i g. 4 in mehreren Phasen hergestellt werden kann. Es wird auf den Pontons 55, 56 zunächst der untere Abschnitt 61 des Fundaments angefertigt Danach werden die Pontons 55,56 abgesenkt Der schwimmfähige untere Abschnitt 61 wird, wie weiterhin dargestellt, dann z. B. mit einer Gleitschalung aufbetoniert; das als Hohlkörper ausgebildete Fundament 54 bleibt somit schwimmfähig.

Nach Umdrehen des Fundaments 54 in die links unten in Fig.8 dargestellte Lage, und zwar im tieferen Gewässer, werden auch die beiden Stahlbetonrohre 50, 51 durch Absenken der Pontons 52, 53 schwimmfähig gemacht. Danach erfolgt der Transport dieser drei Teile zur beabsichtigten Absenkstelle.

Aus F i g. 9 sind die einzelnen Phasen des Zusammenbaus der Rohrteile 50,51 und des Anschlusses derselben über das Gelenk 70 an das Fundament 54 ersichtlich.

Aus F i g. 10 und 11 ergibt sich wie der zusammengesetzte, also beispielsweise insgesamt fast 200 m lange oder sogar über 200 m lange Pfeiler mit dem Fundament zur Absenkstelle abgeschleppt v/erden kann. An Ort und Stelle erfolgt dann ein Abkippen des Pfeilers durch Fluten oder Ballastierung. Eine genau definierte Lage des gesamten Baukörpers ist somit erreichbar; letzterer wird dann mittels Trossen od. dgl. an Ort und Stelle gebracht und schließlich auf dem Meeresboden abgesetzt

Zu ergänzen ist noch, daß in F i g. 6 und 7 eine beispielsweise Verbindungsmöglichkeit der Spannbetonrohre an den Stoßstellen 16 und 17 gezeigt ist

Während jeweils an beiden Spannbetonrohren ringsum verlaufende- auskragende Randteile 80 und 81 vorgesehen sind, ergibt sich, daß diese Randteile so abgestuft bzw. abgeschrägt sind, daß sie, wie aus F i g. 6

und 7 ersichtlich, zusammenpassen. Für das Zusammenspannen der Spannbetonrohrteile finden beispielsweise Spannstäbe 82 Verwendung. D^r Stoß ist durch eine Gummidichtung 83 abgedichtet. Der sich ergebende ringsum verlaufende Hohlraum 84 wird dann vom Inneren der Rohrteile aus mit Ortbeton ausgefüllt.

Die jeweiligen Spannbetonrohrteile 13 und 18 weisen Endwandungen 85, 86 auf. Diese Endwandungen sind mit Ventilen oder Klappen versehen, so daß die durch die Spannbetonrohrteile umfaßten Hohlräumi nenfalls geflutet werden können. Auf diese V sich die Absenklage der jeweiligen Spannbetoi und auch die Neigung beim Absenken ohne steuern. Die Ventile oder Klappen können r Einbau der Spannbetonrohre als Einstiegslu Durchstiegsluken oder auch zur Aufnahme der tung verwendet werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Ein eine Überwasserplattform tragender, mit einem auf dem Meeresboden aufsetzbaren Fundament verbundener, aus mehreren rohrartigen Teilen zusammengesetzter Pfeiler aus vorgespanntem Stahlbeton für große Meerestiefen, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfeiler (10) aus mindestens zwei vorgefertigten und vorgespannten, als selbständig schwimmfähige Hohlkörper ausgebildeten, abgeschotteten Stahlbetonrohren (12, 13; 50, 51) mit einem Mindestaußendurchmesser von 7 bis 10 m besteht

2. Pfeiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonrohre (12, 13; 50, 51) so ausgebildet sind, daß sie im schwimmenden Zustand vorspannbar sind.

3. Pfeiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonrohre (12,13;50, 51) jeweils Teile einer ölsteigleitung und Teile einer Steigleiter aufnehmen.

4. Pfeiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Stahlbetonrohr mit einem Auftriebskörper (14) versehen oder als solcher ausgebildet ist

5. Pfeiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Stahlbetonrohr (18) als Ballastkörper ausgebildet oder mit diesem versehen ist

6. Pfeiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß das unterste Stahlbetonrohr mii dem Fundament (11; 31; 54) über ein Gelenk verbindbar ist

7. Pfeiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonrohre eine Länge von mindestens 40 Lis 50 m aufweisen.