EP2582908A2 - Verfahren und vorrichtung zum verschliessen bzw. sichern eines bohrloches - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum verschliessen bzw. sichern eines bohrloches

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Publication number
EP2582908A2
EP2582908A2 EP11729561.8A EP11729561A EP2582908A2 EP 2582908 A2 EP2582908 A2 EP 2582908A2 EP 11729561 A EP11729561 A EP 11729561A EP 2582908 A2 EP2582908 A2 EP 2582908A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
closing
securing
ship
tube
opening
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11729561.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Edmond D. Krecke
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE201010024496 external-priority patent/DE102010024496A1/de
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2582908A2 publication Critical patent/EP2582908A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0007—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 for underwater installations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
    • E21B43/0122—Collecting oil or the like from a submerged leakage

Definitions

  • the invention relates to a method for closing and / or securing a subterranean borehole and a device for closing or securing a submerged surface
  • Deepwater wells are associated with high risks and that it is difficult to close wells from which uncontrollably a fluid, especially oil escapes. Firstly, the great depth generally makes sealing work difficult. On the other hand, the oil often comes out of the borehole at high pressure, so that even with a solid bell it is not possible to seal the borehole in one go.
  • Patent EP 1067758 Bl is described on the
  • CONFIRMATION COPY Closing of regularly formed test holes designed and not suitable to close a larger hole from which uncontrolled oil escapes.
  • the invention is based on the object to provide a simple, cost-effective method with which even larger holes from which uncontrollably oil escapes, can be safely closed or secured.
  • the invention is already known by a method for
  • the invention relates to a method for
  • the invention is used for closing and / or securing boreholes in petroleum production. But also a use for other leaks,
  • Invention means any under the water surface opening, so also in the form of a defective pipe, etc. meant.
  • the inventive method is for
  • a ship in which a vertical pipe passes through the ship's floor is placed above the borehole.
  • a ship is understood to mean any buoyant body.
  • load cranes and platforms as well
  • buoyant part exists.
  • a non-buoyant container from a catamaran over the Borehole be positioned.
  • the ship may also be referred to as a retractable body.
  • a tube means any device which is at least partially tubular, for example a reverse funnel
  • the vertical pipe is a pipe that runs transversely to the ground on which the ship is to be placed.
  • the tube is vertically arranged so that in particular the oil can be passed through the tube from bottom to top.
  • the tube can also be arranged inclined to the ground or to the vertical.
  • a vertical pipe is also understood to mean a pipe which extends from the underside of the ship through the hull of the ship to the top of the ship, for example from the keel to the deck.
  • the ship or a part of the ship is filled with a hardenable mass.
  • it is intended to fill the ship with liquid cement.
  • dry mass such as dry cement powder to fill and a cement-water mixture, for example by introducing seawater, in the hull on-site
  • Hull mixing devices such as stirrers may be present to provide a sufficiently homogeneous mass.
  • the vertical tube preferably comprises a cone in the lower region, through which the diameter of the tube increases in the lower region, so that larger holes are covered.
  • Invention is provided simply by the fact that the ship is so weighted with the curable mass that it no longer has sufficient buoyancy.
  • the invention is based on the finding that a very large amount of hardenable mass encloses the tube in a very simple manner with great weight and volume. Due to the preferably conical configuration and, as provided in a further embodiment of the invention, a collar, the curable composition goes with the
  • the tube is additionally connected in addition to the bare weight material and / or positive fit with the ground.
  • the invention is further based on the finding that only after the partial hardening of the hardenable mass, in particular of the cement, the pipe can be closed and / or secured and now also withstand the enormous pressure of the petroleum.
  • the invention is based inter alia on the finding that in many cases it is not possible to close the tube or the opening, since the pressure is so high, for example, immediately a channel forms in the seabed, which also has a larger sealing device lapped.
  • a directional control valve can be used in which after placing the tube, the fluid can initially escape further. At a first closed connection of the directional valve then a line for pumping the fluid can be connected. This is easily possible because no fluid escapes from the connection of the directional control valve. Then, the directional valve can be switched so that the fluid now exits from the port which is connected to the conduit for pumping.
  • the opening from which the fluid exits can thus be secured without having to seal the fluid flow. This also allows securing high pressure ports.
  • the closing is done slowly over a
  • Dosing valve so that it does not come to sudden force peaks. It may be, for example, a slide, a throttle valve or the like. Furthermore, the device can be connected with additional safety devices, such as blow-out preventers
  • a withdrawal tube can be connected to the upper end of the tube, and then by opening the valve, the oil can be removed at least partially controlled.
  • the oil can be removed at least partially controlled.
  • hardenable mass is discharged through an openable or removable frame surrounding the vertical pipe.
  • the frame After sinking the ship, the frame may be opened or removed, for example by a sliding mechanism, so that the hardenable mass exits the hull around the pipe.
  • the hull as provided in one embodiment of the invention, may be drained, for example, on feet, and stand so high that the
  • curable mass almost completely leaking from the hull.
  • the tube would have to be separable from the hull.
  • the hull may also connect to the hardenable mass and thus provide additional weight which helps to close the wellbore.
  • the ship is preferably lowered over hawsers to prevent it from lying on its side.
  • the invention further relates to a device for closing a borehole, from which uncontrollably a fluid, in particular petroleum, emerges.
  • the device consists of a ship's hull, which with a
  • curable mass has a vertically piercing the ship's bottom tube and has means to leak the curable material around the pipe around.
  • the ship bottom is preferably open around the pipe and a frame is disposed around the pipe which seals the floating hull. After sinking the ship, this frame can be opened or - as provided in a further embodiment of the invention - also serve as a shaping element for the hardenable mass, so that it does not form a thin layer in a too wide area.
  • the frame can also be lowered downwards out of the hull of the ship.
  • the tube in a further development of the invention, can also be lowered downwards out of the hull of the ship.
  • a hull can be used to apply large quantities of hardenable mass directly to the borehole. It is
  • a hull in particular provided to fill a hull with at least 2000, preferably at least 4000 m 3 curable composition.
  • a hardenable mass may be used which has a density which corresponds approximately to the density of water.
  • the density is in a range of about 0.8 g / cm 3 to about 1.2 g / cm 3.
  • a lightweight concrete can be used.
  • the tube preferably has at the lower end a diameter of at least 1 m, preferably at least 3 m.
  • Opening in the bottom of the ship also referred to as frame, preferably has a diameter of at least 5 m.
  • the curable composition of the attachment by means of a kind of sucking or sucking on a floor, here the seabed.
  • the invention relates alternatively or additionally to the use of a suction box, which is provided in particular for use as a suction cup in a previously described method for closing an opening.
  • the suction box is a retractable body or includes a retractable body.
  • the suction box comprises a plurality of compartments, that is to say at least two compartments which are separate from one another, one compartment being designed to suck off a fluid, and another compartment being designed to be open at the bottom.
  • suction box comprises a plurality of compartments, that is to say at least two compartments which are separate from one another, one compartment being designed to suck off a fluid, and another compartment being designed to be open at the bottom.
  • Means is an assembly having at least one construction for securing and / or supporting the pipe 4 and means for fixing to the seabed.
  • a second or the further compartment which does not serve to suck off or close off the borehole, essentially alone serves for attachment.
  • the further compartment can be evacuated with respect to the environment.
  • the further compartment is evacuated by the water in it is pumped out. Because the inner can sink to the sinking
  • Compartment be filled or filled with water, for example.
  • the suction box with pumps, via which the compartments, which serve the attachment and which preferably around a centrally arranged compartment for sucking off the fluid
  • evacuation does not mean the complete removal of a fluid from the compartments, but merely the generation of a negative pressure relative to the environment.
  • the pumps for evacuation are preferably arranged on the suction box itself. At lower depths, it is also conceivable to evacuate the compartments via a line.
  • the invention comprises the
  • Suction box at least one anchor.
  • suction box edge side with a plurality of anchors, by means of which the suction box can also be secured to the ground.
  • the suction box is primarily used to seal leaks in wells or pipelines in the deep sea. But a use in shallow water is conceivable. Next is also a use for precaution in drilling conceivable in which the suction box can be retrofitted, or as equipment or supplement of new Holes. In particular, an application in the field of promoting gas hydrates is conceivable.
  • the basic principle of the suction box works in a similar way to the method described above for closing openings.
  • a container which is open at the bottom and is additionally open at the top, but
  • this container is firmly and tightly connected to the seabed.
  • suction box or container can also represent an additional securing system, for example in the case of offshore bores, since a protective cover is formed around the tube or the bore with the box.
  • the suction box compartments and / or openings comprise, through which drilling equipment can be performed.
  • drilling equipment for example, this may be a drill or equipment such as a blow-out preventer or a riser.
  • the upper output of the box can be closed, for example by means of a slider, by means of a
  • the invention is particularly suitable to achieve a controllable promotion in gas hydrate degradation.
  • the seabed In the vicinity of the container, the seabed can be sealed with concrete to stabilize it. Geotextiles can be used.
  • the invention further relates to a method for
  • a device which comprises a tube for sucking off a fluid, on the seabed
  • the device comprises at least one downwardly open but upwardly closed container.
  • the downwardly open container is evacuated from the environment, so that it sucks on the seabed.
  • the tube can be closed and a line for pumping the fluid can be attached.
  • modules which are designed as a suction cup for sucking on the seabed are ready to provide at which more
  • FIG. 1 shows the device for closing a borehole 1 in the various operating states.
  • Fig. 1 shows the device for closing a
  • Closing a borehole 1 comprises a ship's hull 2, which, as not shown here, can preferably also be formed closed at the top.
  • the ship's bottom 6 comprises a recess in which a frame 5 is embedded.
  • the hawsers 7 are at one Carrier attached, which on the outside of the
  • Hull is attached and which simultaneously serves to accommodate four feet 9.
  • the device is drained so that the cone 4 is located above the wellbore.
  • the feet 9 ensure that the hull is aligned above the borehole.
  • FIG. 3 shows now how the liquid petroleum 10 exits the tube 3.
  • the device for closing a borehole 1 sits with its feet on the seabed (not shown).
  • the frame 5 is now opened or lowered down so that the existing in the hull reinforced cement can escape next to the tube 3.
  • the cement 12 begins to harden, whereby the pipe is securely fixed on the wellbore.
  • via a throttle valve 11 slowly the
  • FIG. 5 shows a plan view of a suction box 20 according to the invention or a retractable body with a suction device 3 according to the invention.
  • the suction box 20 comprises a plurality of compartments, wherein by way of example eight outer compartments 21 are arranged around a centrally arranged inner compartment 22.
  • Fig. 6 shows the entire suction box 20 of Fig. 5 in a cross section along the axis A-A.
  • the inner compartment 22 in which the tube 3 is mounted is bell-shaped or like.
  • the inner compartment 22 has a greater height than the outer compartments 21.
  • the inner compartment 22 is open at the top and comprises a suction opening 23 for sucking off the fluid.
  • the inner compartment 22 comprises the pipe 3 according to the invention for sucking off the oil (see also FIGS. 7 and 8).
  • the compartments 21 represent the actual suction boxes or means for attachment or suction 30. They are closed at the top and open at the bottom and can be evacuated via the pumps 28 from the environment.
  • the suction box 20 may for example have a size of about 25 m x 25 m.
  • the outer compartments 21 may initially be filled with water or filled in order to be able to sink these and thus the entire device 20. The outer compartments 21 are when the
  • Suction box has reached the sea floor, evacuated and so suck on the ground 40.
  • the suction box 20 presses into the seabed 40, so that in general all outer compartments 21 are sufficiently sealed.
  • the suction box 20 in particular also the ship 2 and / or all other embodiments according to the invention, further comprises anchors 26 arranged at the edge, which winches via a wire rope (not shown) which runs over the guide roller 25 connected is.
  • the anchors can be drained and the suction box 20, in particular also the ship 2 and / or all other embodiments according to the invention, be positioned and fastened by means of the winches 24. Further, the suction box 20, in particular also the ship 2 and / or all other inventive
  • Embodiments eyelets 21 arranged at the edge
  • Embodiments for example, in particular at low flow, or if the depth under water permits this, by means of underwater tugs as
  • Robotic vehicles or submarines take place.
  • the use of underwater tugs, robotic vehicles and / or submarines is preferably at great depths.
  • suction box 20 Another possibility is the suction box 20,
  • Figures 7 and 8 show a detailed spatial view of the inner compartment 22 of Figure 5 in a lateral Top view (Fig. 7) and in a side view of the bottom (Fig. 8).
  • the entire suction box 20 of Figure 5 is without the outer compartments 21 and thus without the actual suction or fastening devices
  • Suction device 3 and the tube 3 according to the invention together with a kind of carrier and / or
  • funnel-like tube 3 is arranged in the center. It has in the illustrated embodiment on the underside an opposite the opening at the top enlarged opening. By way of example, a kind of funnel 3 is formed.
  • the cone has a diameter of about 2 m to 5 m.
  • the tube 3 may also be cylindrical.
  • the tube 3 and the funnel 3 are substantially centered or in the center of the inner
  • the tube 3 should preferably at least 3 m to 4 m below the frame 29 of the inner compartment 22 and / or the arrangement 20 arranged.
  • the support and / or mounting structure for the pipe 3 is formed by beams 29 or comprises beams 29 or frames 29.
  • beams 29 or frames 29 Preferably, it is a sheet steel frame.
  • the frame 29 or the carrier 29 has, for example, a diameter or a wall thickness of 10 mm to 30 mm, preferably of about 20 mm.
  • the edge length of the inner compartment 22 is here about 20 m to 25 m.
  • the carrier 29 may have a
  • the carrier 29 form a kind of grid or Grid structure and / or box, in particular for the tube 3.
  • the carrier 29 are arranged for example at the top and bottom or in the region of the top and bottom of the inner compartment 22.
  • the carriers 29 are partly transverse to each other.
  • the meshes of this grid are chosen here, for example rectangular, so that the carrier 29 parallel or rectangular to each other.
  • the meshes or the two meshes of the grid, through which the tube 3 passes, are here designed such that the upper mesh has an enlarged cross-section with respect to the lower mesh. This can, among other things, the
  • Figures 9 and 10 show the arrangement 22 of Figure 7, each with attached feet 33 or stilts 33.
  • the stiles 33 are each arranged at the corners of the quadrangle 22.
  • the stilts 33 are arranged essentially centrally at the edge lengths of the quadrangle 22.
  • the stilts 33 are height adjustable.
  • the stilts 33 are in a range of in particular about 2 m to 4 m
  • FIGS. 11 and 12 show the use with a suction box 30 (FIG. 11) and with a so-called suction pipe 32 (FIG. 12).
  • FIG. 11 further shows that in FIGS. 7 and 8
  • suction chambers 30 are by fastening means 31 with the carriers 29 of the carrier and / or
  • Suction chambers 30 suction tubes 32 are now used. They are essentially closed at the top. There they only have an outlet opening to which a suction tube is connected. The opening diameter at the
  • Bottom can be in the order of magnitude of dm to m.
  • the quadrangular arrangement or frame construction 22 shown in FIGS. 7 and 8 can, in a further embodiment shown in FIGS. 13 and 14, also be formed as a triangle, preferably equilateral.
  • a triangle allows a simplified adjustment on a plane compared to a quadrilateral.
  • the frame construction 22 may in this case be part of the arrangement 20. But it can also be provided as such and thus alone to be positioned on a wellbore.
  • the features mentioned above in relation to the quadrilateral can be combined with the features mentioned below for the triangle.
  • the edge lengths of the triangle are also in a range of about 20 m to 25 m.
  • the frame construction 22 is a
  • attached pipe 3 can be designed as a cylinder riser and thus without a cone.
  • the diameter of the tube 3 is about 2 m to 5 m.
  • the cylinder 3 protrudes
  • the tube 3 tapers within the height of the frame 29 such that upwards a connection possibility for a valve, for example a three-way valve 11 with a diameter of for example, 30 cm, as well as for the coupling of
  • a valve for example a three-way valve 11 with a diameter of for example, 30 cm
  • height-adjustable stilts 33 are also attached to the triangle per corner or edge, which are in particular adjustable by about 2 m to 4 m in height (see Figure 14).
  • the concrete can in particular be made to a diameter of 20 m to 50 m to allow the formation of a concrete slab 34, here under the frame 29.
  • the concrete slab 34 may have a height of about 2 meters to 4 meters. This is about their weight and strength, the riser 3 force and / or cohesively connect and seal with the well and protect on the seabed 40 with this large concrete diameter against oil and / or gas leaks.
  • This mass 35 is generally filled to a necessary diameter and thickness.
  • the concrete 35 is in particular a fresh, fast-curing and / or fiber-reinforced concrete 35.
  • the concrete 35 has a weight class of greater than or greater than 1,400 kg / m 3 .
  • Concrete plate 36 achieved a strength and tightness to prevent leakage of oil and / or gas.
  • the height of the triangular frame 22 should be between 2 and 5 m.
  • holding devices 39 can be mounted, for example at the three or four edges of the device, which relieve the cables and thus decouple them from the device, so that they are released for retrieving and used several times can be.
  • the first filled concrete 35 (here, for example, in 2 m to 3 m concrete slab thickness 36 and / or about 20 m to 40 m in diameter) may additionally
  • Triangular frame 22 for example, completely and thus to the upper edge, filled (see Figure 17). This serves to additional weighting and stabilization of the tube 3 and / or the riser 37th
  • An underwater camera can be used to precisely determine or monitor positioning above a borehole. For larger ocean currents, however, it is advisable to use centimeter-accurate anchors that have been ejected beforehand, especially with a remote-controlled anchor spill on the triangular frame
  • triangular frame can also be an example 2 m to 4 m high pipe, especially with a
  • This entire economic and relatively light Device can be lowered with steel cables, for example, 1 or 2 work boats or a catamaran.
  • a borehole can be reliably closed in a very simple and inexpensive manner.
  • the devices and methods of the invention are in

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Abdichten eines Bohrloches, aus dem unkontrolliert Öl austritt. Dabei wird ein Schiffsrumpf mit Zement gefüllt und die Zementmasse um ein konusförmiges Rohr herum abgelassen, so dass das konusförmige Rohr gleichzeitig sowohl befestigt als auch abgedichtet wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verschließen bzw. Sichern eines Bohrloches
Beschreibung :
Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verschließung und/oder Sichern eines unter der Wasseroberfläche liegenden Bohrloches sowie eine Vorrichtung zum Verschließen bzw. Sichern eines unter einer Wasseroberfläche liegenden
Bohrloches .
Hintergrund der Erfindung:
Bei der Förderung natürlicher Ressourcen auf der Erde wird zunehmend auf sogenannte Offshore-Techniken zurückgegriffen und so immer tiefere Erdölquellen durch Tiefseebohrungen, teilweise mit Tiefen weit unter 1000 m, ausgebeutet.
Insbesondere die Ereignisse auf der Ölbohrplattform
„Deepwater Horizon" haben gezeigt, dass derartige
Tiefseebohrungen mit hohen Gefahren verbunden sind und dass es schwierig ist, Bohrlöcher, aus denen unkontrolliert ein Fluid, insbesondere Erdöl austritt, zu verschließen. Zum einen macht die große Tiefe generell Abdichtungsarbeiten schwierig. Zum anderen tritt das Öl oft mit hohem Druck aus dem Bohrloch aus, so dass es auch mit einer massiven Glocke nicht gelingt, das Bohrloch auf einen Schlag abzudichten.
Bekannte Verfahren zum Verschließen von Bohrlöchern sind in der Regel, wie es beispielsweise in der Europäischen
Patentschrift EP 1067758 Bl beschrieben ist, auf das
1
BESTÄTIGUNGSKOPIE Verschließen von regulär ausgebildeten Probebohrlöchern ausgelegt und nicht geeignet, ein größeres Loch, aus dem unkontrolliert Erdöl austritt, zu verschließen.
Das Vorrätighalten größerer Vorrichtungen, mit denen auch große Löcher sicher verschlossen werden können, ist
aufgrund der hierfür erforderlichen Größe beispielsweise einer Glocke kaum möglich und würde immense Kosten
verursachen .
Aufgabe der Erfindung:
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, kostengünstiges Verfahren bereitzustellen, mit welchem auch größere Bohrlöcher, aus denen unkontrolliert Erdöl austritt, sicher verschlossen oder gesichert werden können .
Zusammenfassung der Erfindung:
Die Erfindung wird bereits durch ein Verfahren zum
Verschließen eines unterhalb der Wasseroberfläche liegender Bohrloches sowie durch eine Vorrichtung zum Verschließen und/oder Sichern eines Bohrloches nach einem der
unabhängigen Ansprüche gelöst .
Zum einen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum
Verschließen und/oder Sichern einer unter der
Wasseroberfläche liegenden Öffnung, aus welchem
unkontrolliert ein Fluid, insbesondere Erdöl, austritt. Vorzugsweise wird die Erfindung zum Verschließen und/oder Sichern von Bohrlöchern in der Erdölförderung verwendet. Aber auch eine Verwendung für andere Leckagen,
beispielsweise an Öl- oder Gasleitungen ist denkbar. Auch für aus Bohrlöchern austretendes Gas, insbesondere Erdgas, kann die Erfindung verwendet werden. Weiter ist auch ein Einsatz zur Vorsorge oder zur Verwendung bei Bohrungen denkbar, bei welchen die Erfindung nachgerüstet werden kann und/oder als Ausstattung und/oder Ergänzung von neuen
Bohrungen. Insbesondere ist ein Einsatz im Bereich der Förderung von Gashydraten denkbar.
Sofern im Folgenden der Einfachheit halber der Begriff Bohrloch verwendet wird, ist hierunter im Sinne der
Erfindung jede unter der Wasseroberfläche liegende Öffnung, also auch in Form eines defekten Rohres etc., gemeint.
Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zum
Verschließen von regulären Bohrlöchern geeignet, welche von einer Offshore-Plattform gesetzt werden, um das Erdöl dem Erdölfeld zu entnehmen.
Gemäß des Verfahrens wird zunächst ein Schiff, in welchem ein vertikales Rohr durch den Schiffsboden verläuft, über dem Bohrloch platziert. Im Sinne der Erfindung wird unter einem Schiff jeder schwimmfähige Körper verstanden.
Insbesondere können Lastkräne und Plattformen sowie
reguläre Schiffskörper, die in der Regel auch einen Kiel umfassen, verwendet werden. Es ist auch denkbar, dass das Schiff aus einem schwimmfähigen und einen nicht
schwimmfähigen Teil besteht. So kann beispielsweise ein nicht schwimmfähiger Behälter von einem Katamaran über dem Bohrloch positioniert werden. Das Schiff kann auch als ein versenkbarer Körper bezeichnet sein.
Es ist insbesondere vorgesehen, zur Reduzierung der Kosten einen älteren, ausrangierten Schiffskörper zu verwenden, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.
Durch den Boden des Schiffes verläuft ein vertikales Rohr oder ein im Wesentlichen vertikales Rohr oder ein
vorzugsweise vertikales Rohr, welches unten offen ist und welches ausgebildet ist, über das Bohrloch, aus dem
unkontrolliert Erdöl austritt, gesetzt zu werden.
Unter einem Rohr im Sinne der Erfindung wird jede zumindest teilweise röhrenförmig ausgebildete Vorrichtung verstanden, beispielsweise auch ein umgekehrter Trichter, eine
glockenförmige Vorrichtung etc.
Das vertikale Rohr ist ein Rohr, das quer zu dem Boden, auf dem das Schiff aufgesetzt werden soll, verläuft. Das Rohr ist vertikal so angeordnet, dass insbesondere das Öl durch das Rohr hindurch von unten nach oben führbar ist. Das Rohr kann auch geneigt zum Boden oder zur Vertikalen angeordnet sein. Insbesondere wird unter ei: em vertikalen Rohr auch ein Rohr verstanden, das von der Unterseite des Schiffes durch den Rumpf des Schiffes zur Oberseite des Schiffes, beispielsweise vom Kiel zum Deck verläuft .
Das Schiff bzw. ein Teil des Schiffes wird mit einer aushärtbaren Masse gefüllt. Es ist insbesondere vorgesehen, das Schiff mit flüssigem Zement zu füllen. Vorzugsweise sind diesem Zement zur Verstärkung Fasern oder Drähte zugesetzt .
Bei einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist es aber auch denkbar, das Schiff zunächst mit einer
trockenen Masse, beispielsweise trockenem Zementpulver, zu füllen und ein Zement-Wasser-Gemisch, beispielsweise durch Einleiten von Seewasser, im Schiffsrumpf vor Ort zu
mischen. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass so keine weiteren Schiffe zum Einfüllen der flüssigen
Zementmasse vorgesehen sein müssen.
Auf der anderen Seite müssen hierfür in der Regel im
Schiffsrumpf Mischvorrichtungen wie beispielsweise Rührer vorhanden sein, um eine hinreichend homogene Masse zu schaffen .
Das Schiff bzw. der abtrennbare Teil des Schiffes wird über dem Bohrloch derart versenkt, dass das vertikale Rohr auf dem Bohrloch aufsetzt. Hierzu umfasst das vertikale Rohr vorzugsweise im unteren Bereich einen Konus, durch den sich der Durchmesser des Rohres im unteren Bereich vergrößert, so dass auch größere Bohrlöcher abgedeckt sind. Das
Versenken kann, wie es bei einer Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen ist, einfach dadurch erfolgen, dass das Schiff mit der aushärtbaren Masse derart beschwert wird, dass es keinen hinreichenden Auftrieb mehr hat.
Es ist aber auch denkbar, das Schiff anderweitig,
beispielsweise durch Fluten von Schwimmkörpern, zu
versenken . Sodann wird die aushärtbare Masse um das Rohr herum
verteilt .
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass so auf sehr einfache Weise eine enorme Menge aushärtbarer Masse mit großem Gewicht und Volumen das Rohr umschließt. Durch die vorzugsweise konusförmige Ausgestaltung und, wie es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, einen Kragen, geht die aushärtbare Masse mit dem
Aushärten eine sichere, formschlüssige Verbindung mit dem Rohr ein.
Gleichzeitig verbindet sich, je nach Erdreich, eine
aushärtbare Masse wie Zement auch mit dem Boden, so dass das Rohr neben dem bloßen Gewicht zusätzlich stoff- und/oder formschlüssig mit dem Boden verbunden ist.
Der Erfindung liegt weiter die Erkenntnis zugrunde, dass erst nach dem teilweisen Aushärten der aushärtbaren Masse, insbesondere des Zementes, das Rohr geschlossen und/oder gesichert werden kann und nunmehr auch dem enormen Druck des Erdöls standhält.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass es in vielen Fällen gar nicht möglich ist, das Rohr bzw. die Öffnung zu verschließen, da der Druck derart hoch ist, da sich beispielsweise sofort ein Kanal im Meeresboden bildet, welcher auch eine größere Abdichtvorrichtung umspült .
Insbesondere bei höheren Drücken kann daher auf ein
Verschließen verzichtet werden und das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Kanalisieren des austretenden Fluids. Unter „Sichern" im Sinne der Erfindung wird also
insbesondere ein Kanalisieren des Fluids verstanden.
Hierzu kann beispielsweise ein Wegeventil verwendet werden bei welchem nach Aufsetzen des Rohres das Fluid zunächst weiter austreten kann. An einem zunächst geschlossenen Anschluss des Wegeventils kann sodann eine Leitung zum Abpumpen des Fluids angeschlossen werden. Dies ist leicht möglich, da aus dem Anschluss des Wegeventils noch kein Fluid austritt. Sodann kann das Wegeventil umgestellt werden, dass das Fluid nunmehr aus dem Anschluss austritt, welcher mit der Leitung zum Abpumpen verbunden ist.
Die Öffnung, aus welcher das Fluid austritt, kann so gesichert werden, ohne dass der Fluidstrom versiegelt werden muss. Dies ermöglicht auch ein Sichern von Öffnungen mit hohem Druck. Vorzugsweise erfolgt das Verschließen langsam über ein
Dosierventil, so dass es nicht zu plötzlichen Kraftspitzen kommt. Es kann sich dabei beispielsweise um einen Schieber, ein Drosselventil oder ähnliches handeln. Weiter kann die Vorrichtung mit zusätzlichen Sicherheitseinrichtungen, wie beispielsweise Blow-out-Preventern, anschließbaren
Steigrohren zur Ableitung des Fluids etc. versehen sein.
Nach dem Verschließen des Rohres über ein Ventil kann ein Entnahmeschlauch am oberen Ende des Rohres angeschlossen werden, und sodann kann durch Öffnen des Ventils das Erdöl zumindest teilweise kontrolliert entnommen werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die
aushärtbare Masse über einen zu öffnenden oder entfernbaren Rahmen, welcher das vertikale Rohr umgibt, abgelassen.
Es ist beispielsweise vorgesehen, einen Schiffsrumpf unten aufzuschneiden und in den Schiffsrumpf einen Rahmen
einzubringen, der im schwimmenden Zustand den Schiffskörper abdichtet .
Nach Versenken des Schiffes kann der Rahmen beispielsweise durch einen Schiebemechanismus geöffnet oder entfernt werden, so dass die aushärtbare Masse aus dem Schiffskörper heraus um das Rohr herum austritt.
Der Schiffskörper kann, wie es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, beispielsweise auf Füßen abgelassen werden und derart hoch stehen, dass die
aushärtbare Masse nahezu vollständig aus dem Schiffskörper ausläuft. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung könnte man den Schiffskörper wieder hochziehen und
wiederverwenden. Hierzu müsste das Rohr vom Schiffskörper trennbar sein.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann sich der Schiffskörper auch mit der aushärtbaren Masse verbinden und stellt so ein zusätzliches Gewicht dar, welches zum Verschließen des Bohrloches beiträgt.
Das Schiff wird vorzugsweise über Trossen abgelassen, um zu verhindern, dass es in Seitenlage kommt. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das
Schiff seitlich angeordnete Füße, an denen, wie es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, ein Träger angeordnet ist, an dem die Trossen
befestigt werden können. Sofern diese Konstruktion auf die Außenseite des Schiffes angebracht wird, lässt sich auf sehr einfache Weise ein altes Schiff zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrloches umrüsten. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrloches, aus welchem unkontrolliert ein Fluid, insbesondere Erdöl, austritt. Die Vorrichtung besteht aus einem Schiffsrumpf, welcher mit einer
aushärtbaren Masse befüllbar ist, weist ein vertikal den Schiffsboden durchstoßendes Rohr auf und weist Mittel auf, um die aushärtbare Masse um das Rohr herum austreten zu lassen .
Der Schiffsboden ist vorzugsweise um das Rohr herum offen und es ist um das Rohr ein Rahmen angeordnet, welcher den schwimmenden Schiffsrumpf abdichtet. Nach Versenken des Schiffes kann dieser Rahmen geöffnet werden oder - wie es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist - auch als formgebendes Element für die aushärtbare Masse dienen, damit diese nicht in einem zu weiten Areal eine dünne Schicht bildet.
Hierzu kann, wie es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, der Rahmen auch nach unten aus dem Schiffsrumpf abgelassen werden. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist das Rohr
beheizbar. Durch eine Beheizung des Rohres wird
insbesondere bei Verwendung der Vorrichtung in sehr großen Tiefen verhindert, dass sich das austretende Öl nach kurzer Zeit in dem Rohr verfestigt, was dazu führen kann, dass nachströmendes Öl einen so hohen Druck aufbaut, dass das Rohr weggedrückt wird, bevor die aushärtbare Masse
ausgehärtet ist.
Über einen Schiffsrumpf können große Mengen aushärtbarer Masse direkt am Bohrloch ausgebracht werden. Es ist
insbesondere vorgesehen, einen Schiffsrumpf mit mindestens 2000, vorzugsweise mindestens 4000 m3 aushärtbarer Masse zu füllen .
Um auch bei großen Volumina einen hinreichenden Auftrieb zum Transport der aushärtbaren Masse zu erreichen, kann das Schiff mit Schwimmkörpern versehen werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine aushärtbare Masse verwendet werden, die eine Dichte besitzt, die in etwa der Dichte von Wasser entspricht. Vorzugsweise liegt die Dichte in einem Bereich von etwa 0,8 g/cm3 bis etwa 1,2 g/cm3. Insbesondere kann ein Leichtbeton verwendet werden. In einer Ausführungsform wird eine aushärtbare Masse mit einer Dichte in einem
Bereich von 0,6 g/cm3 bis 2,4 g/cm3 verwendet.
Das Rohr hat vorzugsweise am unteren Ende einen Durchmesser von mindestens 1 m, vorzugsweise mindestens 3 m. Die
Öffnung im Boden des Schiffes, auch als Rahmen bezeichnet, hat vorzugsweise einen Durchmesser von mindestens 5 m. Als Alternative oder Ergänzung zu der erfindungsgemäßen vorstehend genannten Befestigung mittels der aushärtbaren Masse erfolgt die Befestigung mittels einer Art Ansaugen oder Festsaugen auf einem Boden, hier dem Meeresboden.
Weiter betrifft die Erfindung alternativ oder ergänzend die Verwendung eines Saugkastens, welcher insbesondere zur Verwendung als Saugglocke in einem zuvor beschriebenen Verfahren zum Verschließen einer Öffnung vorgesehen ist. Der Saugkasten ist ein versenkbarer Körper oder umfasst einen versenkbaren Körper.
Der Saugkasten umfasst in einer Ausgestaltung mehrere, also zumindest zwei voneinander getrennte Kompartimente, wobei ein Kompartiment zum Absaugen eines Fluids ausgebildet ist, und wobei ein weiteres Kompartiment nach unten offen ausgebildet ist. Die hier als Saugkasten bezeichnete
Einrichtung stellt eine Anordnung dar, welche wenigstens eine Konstruktion zum Befestigen und/oder zum Tragen des Rohrs 4 und eine Einrichtung zum Befestigen am Meeresboden aufweist .
Im Unterschied zu bekannten Glocken, welche zum Abpumpen beispielsweise von Rohöl benutzt werden, dient ein zweites bzw. das weitere Kompartiment, welches nicht dem Absaugen beziehungsweise dem Verschließen des Bohrlochs dient, im Wesentlichen allein der Befestigung.
Dies erfolgt bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch, dass das weitere Kompartiment gegenüber der Umgebung evakuierbar ist. Insbesondere wird das weitere Kompartiment evakuiert, indem das in ihm befindliche Wasser abgepumpt wird. Denn zum Versenken kann das innere
Kompartiment zum Beispiel mit Wasser gefüllt sein oder befüllt werden. So ist beispielsweise vorgesehen, den Saugkasten mit Pumpen zu versehen, über welche die Kompartimente, welche der Befestigung dienen und welche vorzugsweise um ein zentral angeordnetes Kompartiment zum Absaugen des Fluids
angeordnet sind, evakuiert werden und so sich am Boden festsaugen. Es versteht sich, dass im Sinne der Erfindung unter Evakuieren nicht das vollständige Entfernen eines Fluids aus den Kompartimenten verstanden wird, sondern lediglich das Erzeugen eines Unterdrucks gegenüber der Umgebung .
Die Pumpen zum Evakuieren sind vorzugsweise am Saugkasten selbst angeordnet. In geringeren Tiefen ist es aber auch denkbar, die Kompartimente über eine Leitung zu evakuieren. Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der
Saugkasten zumindest einen Anker. Insbesondere ist
vorgesehen, den Saugkasten randseitig mit einer Mehrzahl von Ankern zu versehen, mittels welcher der Saugkasten ebenfalls am Boden gesichert werden kann.
Der Saugkasten dient in erster Linie zur Abdichtung von Leckagen bei Bohrungen oder Rohrleitungen in der Tiefsee. Aber auch ein Einsatz im flachen Wasser ist denkbar. Weiter ist auch ein Einsatz zur Vorsorge bei Bohrungen denkbar, bei welchen der Saugkasten nachgerüstet werden kann, oder als Ausstattung oder Ergänzung von neuen Bohrungen. Insbesondere ist ein Einsatz im Bereich der Förderung von Gashydraten denkbar.
Das Grundprinzip des Saugkastens funktioniert ähnlich wie das zuvor beschriebene Verfahren zum Verschließen von Öffnungen .
Zunächst wird ein Behälter, welcher nach unten hin offen ist und zusätzlich nach oben hin offen ist, aber
geschlossen werden kann, verwendet um den Fluidstrom aus einer Leckage zu kanalisieren.
In einem nächsten Schritt wird dieser Behälter fest und dicht mit dem Meeresgrund verbunden.
Dies kann beispielsweise durch das zuvor beschriebene Evakuieren von Kompartimenten und/oder mittels der zuvor beschriebenen aushärtbaren Masse erfolgen.
Der Saugkasten beziehungsweise -behälter kann des Weiteren auch ein zusätzliches Sicherungssystem beispielsweise bei Off-shore-Bohrungen darstellen, da mit dem Kasten eine Schutzhülle um das Rohr beziehungsweise die Bohrung gebildet wird.
Dabei kann der Saugkasten Kompartimente und/oder Öffnungen umfassen, durch welche Bohrausrüstung geführt werden kann. Beispielsweise kann dies ein Bohrer oder auch Ausrüstung wie ein Blow-Out-Preventer oder ein Steigrohr sein. Sollte das standardmäßig vorhandene System versagen, kann der obere Ausgang des Kastens geschlossen werden, beispielsweise mittels eines Schiebers, mittels eines
Ventils oder mittels eines Blow-Out-Preventers .
Weiter eignet sich die Erfindung im besonderen Maße um eine kontrollierbare Förderung beim Gashydratabbau zu erreichen. Im Umkreis des Behälters kann der Meeresboden mit Beton abgedichtet werden, um diesen zu stabilisieren. Dabei können Geotextilien verwendet werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum
Verschließen einer unter der Wasseroberfläche liegenden Öffnung. Dabei wird eine Vorrichtung, welche ein Rohr zum Absaugen eines Fluids umfasst, auf dem Meeresboden
abgesenkt, wobei die Vorrichtung zumindest einen nach unten offenen aber nach oben geschlossenen Behälter umfasst.
Sodann wird der nach unten offene Behälter gegenüber der Umgebung evakuiert, so dass dieser sich auf dem Meeresboden festsaugt. Nach der Befestigung der Vorrichtung kann das Rohr verschlossen werden und eine Leitung zum Abpumpen des Fluids angebracht werden.
Es ist auch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung modular auszugestalten. Beispielsweise Module, welche als Saugglocke zum Festsaugen auf dem Meeresboden ausgebildet sind bereit zu stellen, an welchen weitere
Ausrüstungsgegenstände angebracht werden können und so zu deren Befestigung dienen. Beschreibung der Zeichnungen :
Die Erfindung soll im Folgenden Bezug nehmend auf die Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 4. anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die Zeichnungen zeigen eine Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrloches 1 in den verschiedenen Betriebszuständen . Fig. 1 zeigt die Vorrichtung zum Verschließen eines
Bohrloches 1, schematisch dargestellt, mit ihren
wesentlichen Bestandteilen. Die Vorrichtung zum
Verschließen eines Bohrloches 1 umfasst einen Schiffsrumpf 2, der, wie hier nicht dargestellt ist, vorzugsweise auch oben geschlossen ausgebildet sein kann.
In dem Schiffsrumpf 2 kann eine aushärtbare Masse,
insbesondere Zement, in großer Menge aufgenommen werden. Der Schiffsboden 6 umfasst eine Aussparung, in welcher ein Rahmen 5 eingelassen ist.
Etwa in der Mitte dieser Aussparung ist ein Rohr 3
angeordnet, welches einen nach unten angeordneten offenen Konus hat. Die Befestigung des Rohres an den Schiffswänden ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht näher dargestellt.
Nach Befüllen des Schif srumpfes wird die Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrloches an Trossen 7 abgelassen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Um die Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrloches 1 beim Ablassen zu stabilisieren, sind die Trosse 7 an einem Träger befestigt, welcher auf der Außenseite des
Schiffsrumpfs angebracht ist und welcher gleichzeitig der Aufnahme von vier Füßen 9 dient. Die Vorrichtung wird so abgelassen, dass der Konus 4 über dem Bohrloch angeordnet ist.
Die Füße 9 sorgen dafür, dass der Schiffskörper über dem Bohrloch ausgerichtet ist.
Zur Verwendung der Vorrichtung in unebenem Gelände ist denkbar, die Vorrichtung auch mit verstellbaren Füßen auszustatten . Fig. 3 zeigt nunmehr, wie das flüssige Erdöl 10 aus dem Rohr 3 austritt. Die Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrloches 1 sitzt mit ihren Füßen auf dem Meeresboden (nicht dargestellt) auf. Der Rahmen 5 wird nunmehr geöffnet oder nach unten abgelassen, so dass der in dem Schiffsrumpf vorhandene armierte Zement neben dem Rohr 3 austreten kann. Sodann beginnt, wie in Fig. 4 dargestellt ist, der Zement 12 auszuhärten, wodurch das Rohr sicher auf dem Bohrloch fixiert wird. Sodann kann über ein Drosselventil 11 langsam das
austretende Öl gestoppt werden und eine Rohrleitung 13 an dem Rohr angeschlossen werden.
Durch erneutes Öffnen des Ventils 11 kann nunmehr das Erdöl entnommen werden. Als Alternative oder Ergänzung zu der er indungsgemäßen vorstehend genannten Befestigung mittels der aushärtbaren Masse erfolgt die Befestigung mittels einer Art Ansaugen oder Festsaugen auf dem Meeresboden.
Fig. 5 zeigt in der Draufsicht einen erfindungsgemäßen Saugkasten 20 bzw. eines versenkbaren Körpers mit einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung 3. Der Saugkasten 20 umfasst eine Mehrzahl von Kompartimenten, wobei hier beispielhaft acht äußere Kompartimente 21 um ein zentral angeordnetes inneres Kompartiment 22 angeordnet sind. Fig. 6 zeigt den gesamten Saugkasten 20 aus Fig. 5 in einem Querschnitt entlang der Achse A-A. Es ist zu erkennen, dass das innere Kompartiment 22, in dem das Rohr 3 angeordnet bzw. befestigt ist, glockenförmig oder -artig ausgebildet ist. Vorzugsweise besitzt das innere Kompartiment 22 eine gegenüber den äußeren Kompartimenten 21 größere Höhe.
Das innere Kompartiment 22 ist oben geöffnet und umfasst eine Absaugöffnung 23 zum Absaugen des Fluids. Das innere Kompartiment 22 umfasst das erfindungsgemäße Rohr 3 zum Absaugen des Öls (siehe dazu auch die Figuren 7 und 8) .
Die Kompartimente 21 stellen die eigentlichen Saugkästen oder Einrichtungen zum Befestigen oder Ansaugen 30 dar. Sie sind oben geschlossen und unten geöffnet und können über die Pumpen 28 gegenüber der Umgebung evakuiert werden.
Dadurch wird eine Druckdifferenz gegenüber der Umgebung erzeugt, so dass die Kompartimente 21 auf dem Meeresboden 40 angesaugt werden und folglich befestigt sind. Da die Kompartimente 21 mit dem inneren Kompartiment 22 verbunden sind, wird somit auch das in dem inneren Kompartiment 22 angeordnete Rohr 3 auf dem Meeresboden 40 befestigt.
Der Saugkasten 20 kann beispielsweise eine Größe von etwa 25 m x 25 m aufweisen. Die äußeren Kompartimente 21 können zunächst mit Wasser gefüllt sein oder gefüllt werden, um diese und damit die gesamte Einrichtung 20 versenken zu können. Die äußeren Kompartimente 21 werden, wenn der
Saugkasten den Meeresboden erreicht hat, evakuiert und saugen sich so auf dem Boden 40 fest.
Aufgrund des hohen Gewichtes drückt sich der Saugkasten 20 in den Meeresboden 40 ein, so dass in der Regel alle äußeren Kompartimente 21 hinreichend abgedichtet sind.
Durch das Evakuieren der Kompartimente 21 kann insbesondere in großer Tiefe eine sehr große Kraft und ein sehr hoher Druck auf die Unterkanten der Konstruktion ausgeübt werden.
Zur weiteren Befestigung und/oder zum Positionieren umfasst der Saugkasten 20, insbesondere auch das Schiff 2 und/oder alle anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen, ferner randseitig angeordnete Anker 26, welche über ein Drahtseil (nicht dargestellt) , welches über die Führungsrolle 25 läuft, mit Winden verbunden ist.
So können die Anker abgelassen werden und der Saugkasten 20, insbesondere auch das Schiff 2 und/oder alle anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen, mit Hilfe der Winden 24 positioniert und befestigt werden. Weiter umfasst der Saugkasten 20, insbesondere auch das Schiff 2 und/oder alle anderen erfindungsgemäßen
Ausführungsformen, randseitig angeordnete Ösen 21,
insbesondere um diese abzulassen.
Die Positionierung des Saugkastens 20, insbesondere auch des Schiffes 2 und/oder der anderen erfindungsgemäßen
Ausführungsformen, kann beispielweise, insbesondere bei geringer Strömung, oder wenn die Tiefenlage unter Wasser dies zulässt, mittels Unterwasserschleppern wie
Roboterfahrzeugen oder U-Booten erfolgen. Der Einsatz von Unterwasserschleppern, Roboterfahrzeugen und/oder U-Booten erfolgt vorzugsweise bei großen Tiefen. Vorzugsweise oder zusätzlich wird mittels Trossen, an welchen der Saugkasten 20 hängt, eine Positionierung von oben vorgenommen.
Eine weitere Möglichkeit ist, den Saugkasten 20,
insbesondere auch das Schiff 2 und/oder alle anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen, vorzugsweise
ausschließlich über die Anker 26, welche vor dem Absenken des Saugkastens 20 abgelassen werden, und zum Beispiel über Umlenkrollen zu positionieren. In den Figuren 5 und 6 sind das innere Kompartiment 22 und die äußeren Kompartimente 21, die das eigentliche Ansaugen bedingen und somit für die Verankerung auf dem Meeresboden sorgen, miteinander verbunden. Sie bilden eine Einheit bzw. die als Saugkasten 20 bezeichnete Anordnung 20.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine räumliche Detailansicht des inneren Kompartiments 22 aus Figur 5 in einer seitlichen Aufsicht (Fig. 7) und in einer seitlichen Sicht auf die Unterseite (Fig. 8). Der gesamte Saugkasten 20 aus Figur 5 ist ohne die äußeren Kompartimente 21 und somit ohne die eigentlichen Ansaug- bzw. Befestigungsvorrichtungen
dargestellt. Dargestellt ist die erfindungsgemäße
Absaugvorrichtung 3 bzw. das erfindungsgemäße Rohr 3 zusammen mit einer Art Träger- und/oder
Befestigungskonstruktion. Das trichterförmige oder
trichterartige Rohr 3 ist im Zentrum angeordnet. Es besitzt in der dargestellten Ausgestaltung an der Unterseite eine gegenüber der Öffnung an der Oberseite vergrößerte Öffnung. Es wird beispielhaft eine Art Trichter 3 gebildet. Der Konus hat einen Durchmesser von etwa 2 m bis 5 m. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Rohr 3 auch zylindrisch sein. Das Rohr 3 bzw. der Trichter 3 sind im Wesentlichen mittig bzw. im Zentrum des inneren
Kompartiments 22 und/oder der Anordnung 20 angeordnet. Das Rohr 3 sollte vorzugsweise mindestens 3 m bis 4 m unter dem Rahmen 29 des inneren Kompartiments 22 und/oder der
Anordnung 20 herausragen und insbesondere auskragen.
Die Träger- und/oder Befestigungskonstruktion für das Rohr 3 wird durch Träger 29 gebildet oder sie umfasst Träger 29 oder Rahmen 29. Vorzugsweise ist es ein Stahlblechrahmen. Es können jedoch auch andere Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften eingesetzt werden. Der Rahmen 29 oder der Träger 29 besitzt beispielsweise einen Durchmesser oder eine Wandstärke von 10 mm bis 30 mm, vorzugsweise von etwa 20 mm. Die Kantenlänge des inneren Kompartiments 22 beträgt hier etwa 20 m bis 25 m. Die Träger 29 können eine
Verstärkung oder Versteifung für das innere Kompartiment 22 bilden. Die Träger 29 bilden eine Art Gitter oder Gitterkonstruktion und/oder Kasten, insbesondere für das Rohr 3. Die Träger 29 sind beispielhaft oben und unten oder im Bereich der Oberseite und der Unterseite des inneren Kompartiments 22 angeordnet. Die Träger 29 verlaufen zum Teil quer zueinander. Die Maschen dieses Gitters sind hier zum Beispiel rechteckig gewählt, so dass die Träger 29 parallel oder rechteckig zueinander verlaufen. Die Maschen bzw. die beiden Maschen des Gitters, durch die das Rohr 3 hindurch verläuft, sind hier so ausgebildet, dass die obere Masche gegenüber der unteren Masche einen vergrößerten Querschnitt besitzt. Dadurch kann unter Anderem das
trichterförmige Rohr 3 wirksam befestigt werden.
Die Figuren 9 und 10 zeigen die Anordnung 22 aus Figur 7 mit jeweils angebrachten Füßen 33 oder Stelzen 33. Es sind jeweils vier Stelzen 33 angebracht, von denen jedoch in Figur 9 nur drei Stelzen 33 und in Figur 10 zwei Stelzen 33 sichtbar sind. In der in Figur 9 gezeigten Ausführungsform sind die Stelzen 33 jeweils an den Ecken des Vierecks 22 angeordnet. In der Ausführungsform gemäß Figur 10 sind die Stelzen 33 im Wesentlichen mittig an den Kantenlängen des Vierecks 22 angeordnet. Vorzugsweise sind die Stelzen 33 höhenverstellbar. Somit können beispielsweise Unebenheiten des Untergrunds, auf dem die Konstruktion 20 oder 22 aufsitzen soll, ausgeglichen werden. Die Stelzen 33 sind in einem Bereich von insbesondere etwa 2 m bis 4 m
höhenverstellbar .
Die in den Figuren 7 bis 10 gezeigten Anordnungen (und/oder die in den Figuren 13 bis 16 gezeigten Anordnungen)
besitzen einen modularen Charakter. Sie können vielfältig eingesetzt werden, insbesondere in Verbindung mit weiteren Bauteilen. Figuren 11 und 12 zeigen dazu die Verwendung mit einem Saugkasten 30 (Figur 11) und mit einem sogenannten Absaugrohr 32 (Figur 12) . Figur 11 zeigt weiterhin die in den Figuren 7 und 8
gezeigte Anordnung in einer vereinfachten Darstellung in einem Querschnitt. An dem inneren Kompartiment 22 bzw. an der Träger- und/oder Befestigungskonstruktion für das
Absaugrohr 3 sind zwei Saugkammern 30 angeordnet bzw.
befestigt. Die Saugkammern 30 sind durch Befestigungsmittel 31 mit den Trägern 29 der Träger- und/oder
Befestigungskonstruktion verbunden. Durch ein Evakuieren der Kammern 30 werden diese am Meeresboden 40 angesaugt und somit an diesem befestigt. Das Rohr 4 liegt mit seiner offenen Unterseite wenigstens auf dem Meeresboden 40 auf. Ist der Ansaugdruck ausreichend groß gewählt, kann das Ansaugrohr, wie schematisch dargestellt, sogar in den Boden eindringen. Dadurch wird eine Art erste Dichtung für das Rohr 4 bereitgestellt. Insbesondere in Verbindung mit der aushärtbaren Masse 12, wie zum Beispiel Zement, kann die Dichtung erhöht oder verbessert werden. Dadurch wird das Rohr 3 sicher über einem Leck befestigt und abgedichtet, so dass das austretende Öl 10 aufgefangen werden kann. Figur 12 zeigt die Anordnung aus Figur 9. Anstelle der
Saugkammern 30 werden nun Saugrohre 32 eingesetzt. Sie sind an der Oberseite im Wesentlichen verschlossen. Sie besitzen dort lediglich eine Ausgangsöffnung, an der ein Absaugrohr angeschlossen ist. Der Öffnungsdurchmesser an der
Unterseite kann in einem Größenordnungsbereich von dm bis m liegen. Durch ein Evakuieren oder Ansaugen werden die
Absaugrohre 32 auf dem Meeresboden angesaugt und sogar in diesen hineingebohrt, so dass eine sichere Befestigung oder Verankerung des Rohrs 3 gewährleistet werden kann.
Die in den Figuren 7 und 8 gezeigte viereckige Anordnung oder Rahmenkonstruktion 22 kann in einer weiteren, in den Figuren 13 und 14 dargestellten Ausführungsform, auch als, vorzugsweise gleichseitiges, Dreieck ausgebildet sein. Ein Dreieck erlaubt gegenüber einem Viereck ein vereinfachtes Justieren auf einer Ebene. Die Rahmenkonstruktion 22 kann hierbei Bestandteil der Anordnung 20 sein. Sie kann aber auch als solche und somit alleine bereitgestellt werden, um auf einem Bohrloch positioniert zu werden. Die vorstehend zu dem Viereck genannten Merkmale können mit den zu dem Dreieck nachstehend genannten Merkmalen kombiniert werden.
Vorzugsweise liegen die Kantenlängen des Dreiecks ebenso in einem Bereich von etwa 20 m bis 25 m. Je nach Größe und Materialauswahl der Rahmenkonstruktion 22 ist eine
Versteifung mittels einer Verstrebung möglich oder sogar nötig. Das vorzugsweise mittig positionierte oder
angebrachte Rohr 3 kann als ein Zylindersteigrohr und somit ohne einen Konus ausgeführt sein. Der Durchmesser des Rohrs 3 beträgt etwa 2 m bis 5 m. Der Zylinder 3 ragt
vorzugsweise etwa 3 m bis 4 m unter dem Rahmen bzw. der Rahmenkonstruktion 29 heraus, um sich mit dem Rahmen- und Rohrgewicht über ein bestehendes oder ein zukünftiges
Bohrloch zu stülpen.
In einer bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich das Rohr 3 innerhalb der Höhe des Rahmens 29 derart, dass nach oben eine Anschlussmöglichkeit für ein Ventil, beispielsweise ein Dreiwegeventil 11 mit einem Durchmesser von beispielsweise 30 cm, sowie für die Ankopplung der
Steigleitung 37 gegeben ist. Darüber hinaus kann die
Verjüngung des Rohres 3 innerhalb der Höhe des Rahmens 29 das verjüngte Rohr kraftschlüssiger mit dem Beton zum
Bohrloch verbinden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befinden sich am Rohr 3 - innerhalb der Höhe des Rahmens 29 - Vertikalrippen 38, welche ein Verdrehen des Betonmantels gegenüber dem Rohr 3 verhindern, und dadurch den Verbund von Beton und Rohr weiter verbessern.
Vorzugsweise sind auch an dem Dreieck pro Ecke oder Kante höhenverstellbare Stelzen 33 angebracht, die insbesondere um etwa 2 m bis 4 m in der Höhe verstellbar sind (siehe dazu Figur 14). Dadurch kann zum Beispiel auch ein Fließen des Betons, nicht nur um den Zylinder 3 herum, sondern auch unter dem Rahmen 29 hindurch ermöglicht werden. Das Fließen kann insbesondere bis zu einem Durchmesser von 20 m bis 50 m erfolgen, um das Ausbilden einer Betonplatte 34, hier unter dem Rahmen 29, zu ermöglichen. Die Betonplatte 34 kann eine Höhe von etwa 2 m bis 4 m besitzen. Diese wird über ihr Gewicht und ihre Festigkeit das Steigrohr 3 mit dem Bohrloch kraft- und/oder stoffschlüssig verbinden und abdichten sowie auf dem Meeresboden 40 mit diesem großen Betondurchmesser gegen Öl- und/oder Gasleckagen schützen.
Das Verfahren ist beispielhaft in den Figuren 15 und 16 in Teilen illustriert.
Nach Aufsetzen des Rahmens 22 mit dem Zylinder 3 auf ein bestehendes Bohrloch oder auf ein zukünftiges Bohrloch wird von oben, beispielsweise von Arbeitsschiffen, unter
Schwerkraft durch insbesondere 2 bis 3 Leitungen 34 oder Schlauchleitungen 34 Beton 35 oder eine aushärtbare Masse 35 in den Rahmen 22 und/oder unter dem Rahmen 22 hindurch eingefüllt. Diese Masse 35 wird im Allgemeinen bis zu einem notwendigen Durchmesser und einer erforderlichen Stärke eingefüllt. Der Beton 35 ist insbesondere ein frischer, schnell härtender und/oder faserverstärkter Beton 35.
Vorzugsweise weist der Beton 35 eine Gewichtsklasse ab oder größer als 1.400 kg/m3 auf.
Dieser kraft- und/oder Stoffschlüssige Verbund zwischen Zylindersteigrohr 3, Bohrloch und Meeresboden 40 ermöglicht nach wenigen Tagen des Aushärtens des Betons 35 die
Ausbildung einer Betonplatte 36. Das am Kopf angebrachte Dreiwegeventil 11 leitet das Öl kurzfristig durch eine Drehung, zum Beispiel eine 90°-Drehung, des Ventils 11 seitlich weiter ins Meer. Dadurch wird ermöglicht, dass, sofern sie nicht bereits vorab montiert sein sollten, Öl- Steigrohrleitungen 37 über dem Dreiwegeventil 11 montiert werden können. Nach einer vollbrachter Montage dieser
Steigleitungen 37 zu Öltankern oder ähnlichem, die auch kurzfristig erfolgen kann, wird das Dreiwegeventil 11 wieder, zum Beispiel durch eine Drehung um 90° nach oben, geöffnet, damit der Ölstrom mit eigenem Druck und/oder gepumpt nach oben strömt. Zwischenzeitlich hat die
Betonplatte 36 eine Festigkeit und Dichtheit erreicht, um eine Leckage von Öl und/oder auch Gas zu vermeiden. Dieser „Dreieckrahmen" 22 mit mittig zentriertem Zylinder 3 sowie drei Stellfüßen 33 am Rahmen mit 2 - 4 m Länge, stellt die wirtschaftlichste und schnellste Möglichkeit des Verschlusses oder der Sicherung für kollabierte, bestehende oder zukünftige Bohrlöcher für Öl und/oder Gas dar. Die Höhe des Dreieckrahmens 22 sollte zwischen 2 und 5 m betragen .
Zur Loslösung der am Meeresgrund in Position gebrachten Vorrichtung vom Arbeitsschiff können, beispielsweise an den drei bzw. vier Kanten der Vorrichtung, Haltevorrichtungen 39 angebaut sein, welche die Trossen entlasten und somit von der Vorrichtung entkoppeln, so dass diese freigegeben werden zum Einholen und mehrfach verwendet werden können.
Nach dem Aushärten des erstverfüllten Betons 35 (hier zum Beispiel in 2 m bis 3 m Betonplattenstärke 36 und/oder etwa 20 m bis 40 m Durchmesser) kann zusätzlich noch der
Dreieckrahmen 22, zum Beispiel komplett und somit bis zum oberen Rand, befüllt werden (siehe Figur 17). Dieser dient zur zusätzlichen Beschwerung und Stabilisierung des Rohres 3 und/oder des Steigrohres 37.
Durch eine Unterwasserkamera kann das Positionieren über einem Bohrloch genau bestimmt bzw. überwacht werden. Bei größeren Meeresströmungen empfiehlt es sich jedoch, über vorher ausgeworfene Anker, insbesondere mit ferngesteuertem Ankerspill am Dreiecksrahmen, eine zentimetergenaue
Positionierung der Anlage 20 oder 22 durchzuführen.
Anstelle eines Dreieckrahmens kann auch ein beispielsweise 2 m bis 4 m hohes Großrohr, insbesondere mit einem
Durchmesser von etwa 20 m bis 25 m und mit vorzugsweise mittig integriertem Rohr 3 und/oder, vorzugsweise
zylindrischem, Steigrohr 37, den Dreiecksrahmen 22
ersetzen. Diese gesamte wirtschaftliche und relativ leichte Vorrichtung kann mit Stahlseilen, beispielsweise von 1 oder 2 Arbeitsschiffen oder einem Katamaran, abgesenkt werden.
Durch die Erfindung lässt sich auf sehr einfache und preiswerte Weise ein Bohrloch sicher verschließen. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren sind im
Wesentlichen für alle Meerestiefen, beispielsweise von 7 m bis zu 8.000 m und mehr, einfach, äußerst kurzfristig und sogar wirtschaftlich einsetzbar. Solche Vorrichtungen und Verfahren könnten von allen Offshore-Anrainerländer für Katastrophenfälle, insbesondere von den Ölkonzernen selbst, vorgehalten werden.
Bezugszeichenliste :
1 Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrloches
2 Schiffsrumpf oder versenkbarer Körper
3 Rohr oder Absaugrohr oder Trichter oder Steigrohr
4 Konus
5 Rahmen
6 Schiffsboden
7 Trosse
8 Träger
9 Fuß
10 Öl
11 Ventil
12 Zement
13 Rohrleitung
20 Saugkasten
21 Kompartiment
22 Kompartiment oder Rahmenkonstruktion oder Rahmen
23 Absaugöffnung
24 Winde
25 Führungsrolle
26 Anker
27 Öse
28 Pumpe
29 Träger oder Träger- und/oder Befestigungskonstruktion oder Rahmen für das Absaugrohr 3
30 Saugkasten oder Einrichtung zum Befestigen oder zum Ansaugen auf dem Meeresboden
31 Befestigungsmittel
32 Saugrohr oder Einrichtung zum Befestigen oder zum
Ansaugen auf dem Meeresboden Fuß oder Stelze
Zufuhrleitung oder -rohr für den Beton und/oder Zement Flüssiger Beton oder aushärtbare Masse
Betonplatte
Steigleitung
Vertikalrippe
Haltevorrichtung
Meeresboden

Claims

Ansprüche :
Verfahren zum Verschließen und/oder Sichern einer unter der Wasseroberfläche liegenden Öffnung,
insbesondere eines Bohrloches, aus welcher
unkontrolliert ein Fluid, insbesondere Erdöl,
austritt, umfassend die Schritte:
- Platzieren eines Schiffes, in welchem ein
vertikales Rohr durch den Schiffsboden verläuft über der Öffnung,
- Füllen des Schiffes mit einer aushärtbaren Masse,
- Versenken des Schiffes über der Öffnung derart, dass das vertikale Rohr auf der Öffnung sitzt,
- Verteilen der aushärtbaren Masse um das Rohr herum,
- Verschließen oder Sichern des Rohres nachdem die aushärtbare Masse zumindest teilweise ausgehärtet ist.
Verfahren zum Verschließen und/oder Sichern einer unter der Wasseroberfläche liegenden Öffnung,
insbesondere nach vorstehendem Anspruch, umfassend die Schritte:
- Absenken einer Vorrichtung, welche ein Rohr zum Absaugen eines Fluids umfasst, auf dem Meeresboden, wobei die Vorrichtung zumindest einen nach unten offenen Behälter umfasst,
- Evakuieren des nach unten offenen Behälters
gegenüber der Umgebung, so dass dieser sich auf dem Meeresboden festsaugt,
- Verschließen oder Sichern der Öffnung.
3. Verfahren zum Verschließen und/oder Sichern einer unter der Wasseroberfläche liegenden Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass als aushärtbare Masse Zement, insbesondere mit Fasern oder Drähten armierter
Zement, verwendet wird.
4. Verfahren zum Verschließen und/oder Sichern einer unter der Wasseroberfläche liegenden Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Rohr einen Konus und/oder Kragen aufweist.
5. Verfahren zum Verschließen und/oder Sichern einer unter der Wasseroberfläche liegenden Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die aushärtbare Masse über einen zu öffnenden oder entfernbaren Rahmen, welcher das vertikale Rohr umgibt, abgelassen wird.
6. Verfahren zum Verschließen und/oder Sichern einer
unter der Wasseroberfläche liegenden Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das vertikale Rohr über ein Drosselventil langsam verschlossen wird.
7. Verfahren zum Verschließen und/oder Sichern einer
unter der Wasseroberfläche liegenden Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Schiff über Trossen
abgelassen wird. Verfahren zum Verschließen und/oder Sichern einer unter der Wasseroberfläche liegenden Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Schiff ein altes Schiff, insbesondere ein Lastkahn, ist und zur Durchführung des Verfahrens umgebaut wird.
Vorrichtung zum Verschließen und/oder Sichern einer Öffnung, aus der unkontrolliert ein Fluid austritt, insbesondere ausgebildet zur Durchführung eines
Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen Schiffsrumpf, welcher mit einer aushärtbaren Masse füllbar ist, ein vertikal den Schiffsboden durchstoßendes Rohr und Mittel um die aushärtbare Masse um das Rohr herum austreten zu lassen .
Vorrichtung zum Verschließen und/oder Sichern einer Öffnung, aus der unkontrolliert ein Fluid austritt, insbesondere nach vorstehendem Anspruch, vorzugsweise ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen Schiffsrumpf, welcher zumindest abschnittweise evakuierbar ist, und ein vertikal den Schiffsboden durchstoßendes Rohr und vorzugsweise Mittel zum
Evakuieren des zumindest einen Abschnitts des
Schiffsrumpfs .
Vorrichtung zum Verschließen und/oder Sichern einer Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr einen Konus und/oder Kragen umfasst.
12. Vorrichtung zum Verschließen und/oder Sichern einer Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr beheizbar ist.
13. Vorrichtung zum Verschließen und/oder Sichern einer Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiffsboden um das Rohr herum offen ist und ein Rahmen um das Rohr angeordnet ist, welcher den schwimmenden Schiffsrumpf abdichtet .
1 . Vorrichtung zum Verschließen und/oder Sichern einer Öffnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen entfernbar oder zum Öffnen ausgebildet ist oder zumindest ein Ventil zum Verteilen der aushärtbaren Masse aufweist.
15. Vorrichtung zum Verschließen und/oder Sichern einer Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Schiffsrumpf mehrere, vorzugsweise höhenverstellbare, Füße angebracht sind.
16. Vorrichtung zum Verschließen und/oder Sichern einer Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr an einem unteren Ende einen Durchmesser von mindestens einem, vorzugsweise mindestens drei Metern hat.
17. Vorrichtung zum Verschließen und/oder Sichern einer Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiffsrumpf zur Aufnahme von mindestens 2000, vorzugsweise zumindest 4000 m3 aushärtbarer Masse ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Verschließen und/oder Sichern einer Öffnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung
zumindest eine Haltevorrichtung aufweist, welche nach dem Absenken der Vorrichtung mittels Trossen die Trossen entlastet und von der Vorrichtung entkoppelt.
Saugkasten, insbesondere zur Verwendung als
Saugglocke in einem Verfahren zum Verschließen und/oder Sichern einer Öffnung nach einem der
vorstehenden Ansprüche, umfassend mehrere von
einander getrennte Kompartimente, wobei ein
Kompartiment zum Absaugen eines Fluids ausgebildet ist und wobei ein weiteres Kompartiment nach unten offen ausgebildet ist.
Saugkasten nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkasten mittel aufweist, um das weitere Kompartiment gegenüber der Umgebung zu evakuieren .
Saugkasten nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkasten eine Pumpe aufweist, um das weitere Kompartiment gegenüber der Umgebung zu evakuieren.
Saugkasten nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkasten zumindest einen Anker aufweist.
Verfahren zum Verschließen und/oder Sichern einer unter der Wasseroberfläche liegenden Öffnung,
insbesondere mittels eines Saugkastens nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Absenken einer Vorrichtung, welche ein Rohr zum Absaugen eines Fluids umfasst, auf dem Meeresboden, wobei die Vorrichtung zumindest einen nach unten offenen Behälter umfasst,
- Evakuieren des nach unten offenen Behälters
gegenüber der Umgebung, so dass dieser sich auf dem Meeresboden festsaugt,
- Verschließen oder Sichern des Rohres.
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