DE10256554A1 - Insulated connection for crude oil feed to offshore platform in housing with sand and mud infill - Google Patents

Abstract

The insulated connection for a crude oil feed to an offshore platform has a housing (2) for the pipe connections (3,4) installed on the sea bed. The housing has at least one filling material (5) of a similar heat capacity and conductivity to sea water. The housing can have a mineral based filler material including sand and mud.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung bezieht sich auf eineVorrichtung zur Wärmedämmung vonbaulichen Einrichtungen in unterseeischen Bereichen, gemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruchs 1.The invention relates to aDevice for thermal insulation ofconstruction facilities in submarine areas, according to the generic termof claim 1.

Solche Vorrichtungen zur Wärmedämmung kommenvorzugsweise bei baulichen Einrichtungen in Form von Rohrleitungenund Rohrverteilersystemen zur Anwendung, die auf dem Meeresbodeninstalliert sind. Einrichtungen dieser Art sind mit Ventilen undSensoren versehen, die zur Steuerung und zur Kontrolle der Ölförderungzwischen einer Quelle und einer Plattform auf der Meeresoberfläche genutztwerden.Such devices for thermal insulation comepreferably in the case of structures in the form of pipelinesand pipe distribution systems for use on the seabedare installed. Devices of this type are equipped with valves andProvide sensors for controlling and monitoring the oil productionbetween a source and a platform on the surface of the seabecome.

Diese Einrichtungen müssen thermischisoliert werden, weil die Temperaturen der geförderten Medien bei regelmäßigen Unterbrechungender Förderunghierin stark absinken. Rohöl,das aus dem Meeresboden gefördertwird, tritt gewöhnlichmit einer Temperatur zwischen 40°Cund 150°Caus der jeweiligen Quelle aus. Langkettige Kohlenwasserstoffe, diezu den Bestandteilen von Rohölengehören, neigendazu, sich mit abnehmender Temperatur zu verfestigen. Ebenso bestehtbei den in den Rohrleitungen herrschenden hohen Drucken unterhalbeiner bestimmten Temperatur die Gefahr der Bildung von festen Gashydratenaus gasförmigenKohlenwasserstoffen, insbesondere aus Methan und Wasser. Dabei kommtes zu Ablagerungen innerhalb der Einrichtungen, die für den Transportdes Rohölsvon den Quellen zu den Förderplattformenund/oder Tankschiffen vorgesehen sind. Die Kosten, die aufgewendetwerden müssen,um diese Einrichtungen wieder von solchen Ablagerungen zu befreien,sind sehr hoch.These facilities need thermalbe isolated because of the temperatures of the media conveyed during regular interruptionsof fundingdrop sharply here. Crude oil,that is promoted from the ocean floorusually occurswith a temperature between 40 ° Cand 150 ° Cfrom the respective source. Long chain hydrocarbons thatto the ingredients of crude oilsbelong, tendto solidify with decreasing temperature. There is alsowith the high pressures in the pipelines belowa certain temperature the danger of the formation of solid gas hydratesfrom gaseousHydrocarbons, especially from methane and water. Here comesthere is deposits within the facilities necessary for transportationof crude oilfrom the sources to the funding platformsand / or tankers are provided. The cost that was spentNeed to become,in order to free these facilities from such deposits,are very high.

Besonders problematisch ist dabeiauch, dass beispielsweise die Funktion von Ventilen durch solcheAblagerungen beeinträchtigtwird.This is particularly problematicalso that, for example, the function of valves through suchDeposits affectedbecomes.

Die konventionelle Möglichkeitder thermischen Isolierung zur Aufrechterhaltung der Temperaturdes in den Rohrleitungen befindlichen Mediums während der Unterbrechung derFörderungist die Ummantelung der Leitungen und sonstiger Bauelemente miteinem geeigneten thermischen Isolierstoff. Diese Methode ist sehrkostenintensiv und die Isolierwirkung sehr empfindlich gegenüber Leckagen.Außerdemist es schwierig, geometrisch komplexe Strukturen vollständig miteinem Isoliermaterial zur versehen.The conventional waythermal insulation to maintain temperatureof the medium in the pipes during the interruption of theadvancementis the sheathing of the cables and other components witha suitable thermal insulating material. This method is verycost-intensive and the insulation effect very sensitive to leaks.Moreoverit is difficult to completely complete geometrically complex structuresto provide an insulating material.

Aus derUS-PS 3 504 741 ist bekannt, dass dieAbkühlungvon Rohrleitungssystemen von unterseeischen Einrichtungen, die für den Transportvon Rohölvorgesehen sind, währendder Unterbrechung der Förderungdes Rohölsdadurch verzögertwird, dass diese Rohrleitungssysteme von Gehäusen umgeben werden, die mitMeerwasser gefülltsind. Aufgrund seiner großenspezifischen Wärmekapazität nimmtdas eingeschlossene Wasser währendder Förderungeine hohe Wärmeenergieauf, welche bei Unterbrechung der Förderung wieder an das Rohrleitungssystemund das darin enthaltenen Fördermediumabgegeben wird. Weil der Wärmetransportzwischen den heißenKomponenten der Rohrleitungssysteme und den kalten Begrenzungsflächen derGehäuseim wesentlichen durch die Konvektion des Wassers bestimmt wird,kommt es zu einem schnellen Temperaturausgleich des Wassers, dasin den Gehäuseneingeschlossen ist. Hohe Wärmeverluste andie Umgebung der Gehäusekönnendeshalb nicht verhindert werden.From the U.S. Patent 3,504,741 it is known that the cooling of pipeline systems of submarine facilities intended for the transportation of crude oil during the interruption of the crude oil production is delayed by the fact that these pipeline systems are surrounded by housings which are filled with sea water. Due to its large specific heat capacity, the enclosed water absorbs a high amount of thermal energy during the conveyance, which is released again to the piping system and the pumped medium contained in it when the conveyance is interrupted. Because the heat transfer between the hot components of the piping systems and the cold boundary surfaces of the housings is essentially determined by the convection of the water, there is a rapid temperature compensation of the water that is enclosed in the housings. High heat losses to the surroundings of the housing can therefore not be prevented.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieWärmedämmung einessolchen Gehäuseszu verbessern.The invention is based, whichThermal insulation of asuch housingto improve.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmaledes Patentanspruchs 1 gelöst.This task is due to the characteristicsof claim 1 solved.

Erfindungsgemäß erfolgt die Wärmedämmung vonbaulichen Einrichtungen, die auf dem Meeresboden installiert sind,mit Hilfe von Gehäusen,die um die Einrichtung her um angeordnet und mit einem mineralischenFüllermaterialvollgestopft sind. Das Füllermaterialist mit Seewasser durchsetzt, das eine vergleichbare Wärmekapazität und Wärmeleitung aufweist.Als Füllermaterialienkommen mit Wasser durchmischter Sand und/oder Schlamm in Frage. Sandund/oder Schlamm könnenauf einfache Weise vom Meeresboden rundum die Gehäuse herumaufgesammelt und in die Gehäusegepumpt werden. Durch die zähflüssige Konsistenzeines Gemischs aus Sand und Wasser bzw. Schlamm und Wasser wirddie Konvektion des Wassers unterbunden bzw. stark verringert.According to the invention, thermal insulation is carried out bystructural facilities installed on the seabed,with the help of housings,arranged around the facility and with a mineralfiller materialare crammed. The filler materialis infused with sea water, which has a comparable heat capacity and heat conduction.As filler materialssand and / or mud mixed with water are possible. sandand / or mudin a simple way from the sea floor around the housingcollected and in the housingbe pumped. Due to the viscous consistencya mixture of sand and water or mud and waterthe convection of the water prevented or greatly reduced.

Ein Füllermaterial, das ebenfallsin die Gehäusegefülltwerden kann, ist ein Gemisch aus Wasser und einem speziellen Tonmineral,welches thixotrope Eigenschaften aufweist. Wird auf ein solches Materialeine hohe Scherkraft ausgeübt,so ist es niedrigviskos, währendes bei einer geringen Scherbelastung, beispielsweise im Ruhezustand,hochviskos ist. Ein solches Material ist beispielsweise Attapulgit,das kommerziell erhältlichist, und bei Dispersion in Seewasser diese thixotropen Eigenschaften aufweist.Ein Gemisch aus Attapulgit und Wasser, das vorzugsweise 10Gew% bis15Gew. % Attapulgit und gegebenenfalls noch eine definierte Mengeeines preisgünstigenFüllstoffsin Form von Calciumcarbonat enthält,muss entweder an Land oder auf einer Förderplattform vorbereitet werden.Es wird dann beispielsweise übereine Leitung zu den Gehäusen aufdem Meeresboden transportiert und dort eingefüllt.A filler material that tooin the housingfilledis a mixture of water and a special clay mineral,which has thixotropic properties. Will on such materialexerted a high shear force,so it's low viscosity whileit with a low shear load, for example at rest,is highly viscous. Such a material is, for example, attapulgite,the commercially availableand has thixotropic properties when dispersed in seawater.A mixture of attapulgite and water, which is preferably 10% by weight15wt. % Attapulgite and possibly a defined amountan inexpensivefillercontains in the form of calcium carbonate,must be prepared either on land or on a support platform.It is then, for example, abouta line to the housingstransported to the sea floor and filled there.

Die beschriebenen Füllermaterialienhaben den Vorteil, dass sie fließfähig sind, und die vollständige Umschließung desRohrleitungssystems sowie eine vollständige Füllung des Gehäusevolumenserlauben. Damit ist es auf einfache Weise möglich, die Füllung desGehäusesan die Geometrie Rohrverteilungssysteme anzupassen. Die beschriebenenGemische aus mineralischen Füllermaterialenund Wasser lassen sich bei Bedarf problemlos entfernen, wenn dieGehäusebeispielsweise mit mehr benötigt werden.In diesen Fällenwerden die Füllermaterialen nachder Entfernung der Gehäuseentweder von der Strömungdes Meeres weggeschwemmt. Sie können aberauch leicht mit einem Wasserstrahl von dem jeweiligen Rohrleitungssystementfernt und im See wasser verteilen werden. Weil es sich ausschließlich ummineralische nichttoxische Materialien handelt, entstehen dadurchkeine Belastungen fürdie Umwelt.The filler materials described have the advantage that they are flowable and allow the pipe system to be completely enclosed and the housing volume to be completely filled. This makes it easy to adapt the filling of the housing to the geometry of the pipe distribution systems. The described mixtures of mineral filler materials and water can be easily removed if necessary, if the housing is needed with more, for example. In these cases, the filler materials are either washed away by the current of the sea after the housing has been removed. But they can also be easily removed with a water jet from the respective pipe system and distributed in the lake water. Because it is exclusively mineral non-toxic materials, there is no environmental impact.

Die Wärmeleitfähigkeit der Füllermaterialen, diedurch Sand und/oder Schlamm gebildet werden, und mit Meerwasserdurchsetzt sind, bzw. aus einem Gemisch bestehen, das Attapulgitund Wasser umfasst, ist etwas höherals die von Seewasser. Die spezifische Wärmekapazität hiervon ist dagegen etwasgeringer als die von Seewasser. Da bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Füllermaterialen jedeKonvektionsströmungunterbunden wird, ist der Wärmetransportzu den Wändeneines jeden Gehäusesgeringer als bei einer Füllungmit reinem Seewasser. Währendden Unterbrechungen der Rohölförderungenermöglichtdie Verwendung der beschriebenen Füllermaterialien somit längere Standzeitenbis zur Bildung von festen Ablagerungen in den Rohrleitungssystemenim Vergleich zu einem Füllermaterial,das nur aus reinem Seewasser besteht.The thermal conductivity of the filler materialsformed by sand and / or mud, and with sea waterare penetrated, or consist of a mixture, the attapulgiteand includes water is slightly higherthan that of sea water. In contrast, the specific heat capacity of this is somewhatless than that of sea water. Since when using the filler materials according to the invention eachconvectionis prevented, the heat transportto the wallsof every housingless than with a fillingwith pure sea water. Whilethe interruptions in crude oil productionallowsthe use of the filler materials described therefore longer service lifeto the formation of solid deposits in the piping systemscompared to a filler material,that only consists of pure sea water.

Weitere erfinderische Merkmale sindin den abhängigenAnsprüchengekennzeichnet.Other inventive features arein the dependentclaimscharacterized.

Die Erfindung wird nachfolgend anHand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.The invention will followHand explained in more detail in a schematic drawing.

Die einzige Figur der Beschreibungzeigt eine Vorrichtung1 zur Wärmedämmung, die in Form eines Gehäuses2 ausgebildetist. Die Vorrichtung1 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zurWärmedämmung für eine Rohrleitung3 vorgesehen,von der eine weitere Rohrleitung4 abzweigt. Beide Rohrleitungen3,4 sindunterseeisch in geringem Abstand über dem Meeresboden9 installiertist. Das Gehäuse2 istum die Rohrleitung3 und den Abzweig der Rohrleitung 4herum angeordnet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispielist der Innenbereich des Gehäuses2 miteinem mineralischen Füllermaterial5 ausgefüllt, dassich aus Schlamm6 und/oder Sand7 zusammensetzt,und von Meerwasser8 durchsetzt ist. Ebenso besteht dieMöglichkeit, einFüllermaterial5 inForm eines thixotropen Attapulgit-Wasser-Gemischs zu verwenden.Wie der Figur zu entnehmen ist, lässt sich das Füllermaterial5 aufein fache Weise nicht nur um die Rohrleitung3 selbst, sondernauch um den Abzweig der Rohrleitung 4 herum anordnen. Wird als Füllermaterial5 Sandund/oder Schlamm verwendet, so kann dieses aus der Umgebung desGehäuses2 vom Meeresboden9 abgesaugt, und über eine Öffnung (hier nicht dargestellt)in das Gehäuse2 gepumptwerden. Diese Öffnungwird dann wieder verschlossen, wenn das Gehäuse2 vollständig gefüllt ist.Wird als Füllermaterial5 einGemisch aus Attapugit und Wasser verwendet, so muss dieses Gemischerst an Land oder auf einer Förderplattformhergestellt und von dort über eineLeitung in das Innere eines jeden Gehäuses2 transportiertwerden. Gleichgültigwelches der beschriebenen Füllermaterialen5 verwendetwird, alle haben nicht nur eine Wärmekapazität, die mit der Wärmekapazität des Meereswassers8 vergleichbar ist,sondern sie verhindert auch die Konvektionsströmung von Wasser, das sich zusammenmit dem Füllermaterial5 innerhalbeines jeden Gehäuses2 befindet.Damit wird auch der Wärmetransportzu den Wändeneines jeden Gehäuses2 wesentlichreduziert. Die Einrichtungen3 und4 können somitbei einer Unterbrechung der Rohölförderungfür mindestens12 Stunden auf einer Temperatur gehalten werden, bei der noch keineWachse und Hydrate abgeschieden werden.The only figure in the description shows a device 1 for thermal insulation in the form of a housing 2 is trained. The device 1 is in the embodiment shown here for thermal insulation for a pipe 3 provided from which another pipeline 4 branches. Both pipes 3 . 4 are undersea at a short distance above the sea floor 9 is installed. The housing 2 is around the pipeline 3 and the branch of the pipeline 4 arranged around. In the embodiment shown here, the interior of the housing 2 with a mineral filler material 5 filled out that is made of mud 6 and / or sand 7 composed, and of sea water 8th is enforced. There is also the possibility of a filler material 5 to be used in the form of a thixotropic attapulgite-water mixture. As can be seen in the figure, the filler material can be 5 in a simple way not just about the pipeline 3 itself, but also arrange it around the branch of the pipeline 4. Used as filler material 5 Sand and / or mud used, this can be from the area around the housing 2 from the sea floor 9 aspirated, and through an opening (not shown here) into the housing 2 be pumped. This opening is then closed again when the housing 2 is completely filled. Used as filler material 5 If a mixture of attapugite and water is used, this mixture must first be produced on land or on a production platform and from there via a pipe into the interior of each housing 2 be transported. No matter which of the filler materials described 5 used, all not only have a heat capacity that matches the heat capacity of sea water 8th is comparable, but it also prevents the convection flow of water that mixes with the filler material 5 inside each case 2 located. This also makes the heat transport to the walls of every housing 2 significantly reduced. The facilities 3 and 4 can thus be kept at a temperature at which no waxes and hydrates are yet separated if the crude oil production is interrupted.

Die Erfindung beschränkt sichnicht nur auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr umfasstsie alle Variationen der Vorrichtung, die dem Kern der Erfindungzugeordnet werden können.The invention is limitednot only on the embodiment described here. Rather includesthey all variations of the device that are at the core of the inventioncan be assigned.

Claims (3)

Translated fromGerman

Vorrichtung zur Wärmedämmung mit einem Gehäuse (2)für einebauliche Einrichtung (3,4), die auf dem Meeresboden(9) installiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass dasGehäuse(2) mit wenigstens einem die Konvektion von Wasser (8)unterbindenden Füllermaterial(5) gefülltist, dessen Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeitmit der von Meerwasser (8) vergleichbar sind.Thermal insulation device with a housing ( 2 ) for a building ( 3 . 4 ) on the seabed ( 9 ) are installed, characterized in that the housing ( 2 ) with at least one the convection of water ( 8th ) preventing filler material ( 5 ) whose thermal capacity and thermal conductivity are the same as that of seawater ( 8th ) are comparable.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Gehäuse(2) mit einem mineralischen Füllermaterial (5) inForm von mit Meerwasser (8) durchsetztem Sand (7)und/oder Schlamm (6) oder mit einem thixotropen Attapulgit-Wasser-Gemisch gefüllt ist.Device according to claim 1, characterized in that the housing ( 2 ) with a mineral filler material ( 5 ) in the form of with sea water ( 8th ) interspersed sand ( 7 ) and / or mud ( 6 ) or is filled with a thixotropic attapulgite-water mixture.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass ein Sand (7) und/oder Schlamm (6) umfassendesFüllermaterial (3)direkt vom Meeresboden (9) aus und ein Gemisch aus Attapulgitund Wasser vom Land oder einer Förderplattformaus übereine Leitung in ein jedes Gehäuse(2) pumpbar istDevice according to one of claims 1 or 2, characterized in that a sand ( 7 ) and / or mud ( 6 ) comprehensive filler material ( 3 ) directly from the sea floor ( 9 ) and a mixture of attapulgite and water from land or a production platform via a pipe into each housing ( 2 ) is pumpable