DE4136812A1 - Erdoel- bzw. erdgasgewinnungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erdöl- bzw. Erd­ gasgewinnungsanlage mit einem zu einem Erdöl- bzw. -gaslager reichenden Bohrungsrohr, das im Rohrmündungsbereich an der Erdoberfläche eine Verschlußeinrichtung in Form eines Ventils o. dgl. aufweist.

Bei Ölfeldern mit Anlagen dieser Art hat sich bekannt­ lich die Tatsache als nachteilig herausgestellt, daß in Un­ glücksfällen oder bei Kriegsereignissen durch Rohrleitungsbruch bzw. -sprengung der Verschlußeinrichtung Erdöl bzw. Erdgas unter z. T. außerordentlich hohem Druck und folglich in großen Mengen pro Zeiteinheit an der Erdoberfläche frei austritt und zu in wirtschaftlicher wie auch in ökologischer Hinsicht außer­ ordentlich großen Schäden führt. Insbesondere in solchen Fäl­ len, in denen sich das austretene Öl entzündet, ergeben sich Temperaturen, die die erforderlichen Lösch- und Bohrloch-Ver­ schließarbeiten wegen der zuvor nötigen Löscharbeiten ganz entscheidend beeinträchtigen bzw. verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anlagen der eingangs genannten Art so weiter auszubilden, daß die Gefahr von Umweltschädigungen bzw. wirtschaftlichen Verlusten durch austretendes Erdöl bzw. Erdgas auf einfache Weise aus­ geschaltet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im wesentlichen da­ durch gelöst, daß unterhalb der Erdoberflache in das Bohrrohr eine zusätzliche Schließeinrichtung eingefügt ist, die ein Schließventil und einen Antriebsmechanismus für das Schließ­ ventil umfaßt, und daß dem Antriebsmechanismus ein Auslö­ semechanismus zugeordnet ist, der auf von normalen Strömungs­ signaturen abweichende Strömungssignaturen anspricht und im Falle von Abweichungen einer bestimmten Größenordnung den An­ triebsmechanismus im Sinne eines Schließens auslöst.

Bei Einsatz einer derartigen Zusatzeinrichtung kann ein auf einen Unglücksfall bzw. eine Sprengung der Verschluß­ einrichtung zurückzuführender Erdöl- bzw. Erdgasaustritt nur äußerst kurze Zeit stattfinden, da sich bei Zerstörung er­ gebenden Abweichungen - z. B. der Ölaustrittsgeschwindigkeit im Vergleich zu derjenigen bei Normalförderbetrieb sofort durch automatischen Vergleich der Betriebssignaturen in der Weise auswirkt, daß der Auslösemechanismus den Antriebsmechanismus für das Schließventil dann im Sinne eines Schließens steuert, wenn die festgestellten Signaturabweichungen einen vorbe­ stimmten Grenzwert überschreiten. Ein unkontrollierter bzw. unkontrollierbarer Ölaustritt ist in solchen Fällen sowohl dann vermieden, wenn der Ölaustritt zur Zerstörung der Erdöl- bzw. Erdgasgewinnungsanlage von einem Kriegsgegner oder Saboteur gewollt bzw. wenn dieser Austritt die Folge einer Natur­ katastrophe, beispielsweise eines Erdbebens mit einer Be­ schädigüng des Bohrungsrohrs im oberen Endbereich bzw. der dort befindlichen, durch ein Ventil gebildeten Verschlußeinrichtung sein sollte. In jedem dieser Fälle wird automatisch ein Schließen der zusätzlichen, im Erdboden befindlichen Schließ­ einrichtung ausgelöst.

Diese zusätzliche Schließeinrichtung kann einige wenige Meter unter der Erdoberfläche angeordnet sein. Um im Kriegsfall ein Außerbetriebsetzen zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn die Schließeinrichtung in einer Tiefe von mindestens 15 m unter der Erdoberfläche angeordnet ist.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Auslösemechanismus ein im Bohrungsrohr angeordnetes, auf die Geschwindigkeit des Ölflusses in diesem Rohr ansprechendes Zählrad mit einem die jeweiligen Drehzahlen ermittelnden Zähl­ werk umfaßt. Allein von der Erdöl- bzw. Erdgasfließgeschwin­ digkeit hängt dann die jeweilige Drehzahl des Zählrades ab. Wird ein vorbestimmter Drehzahlwert überschritten, d. h. eine abweichende Strömungssignatur festgestellt, spricht automatisch der Auslösemechanismus zur Steuerung des Antriebsmechanismus für das Schließventil an.

Die Erdöl- bzw. Erdgasfließgeschwindigkeit steigert sich bei ungehemmtem Austreten im Falle einer Zerstörung derart, daß das strömende Fluid durch die Relativbewegungen gegenüber den Rohrwänden Schallwellen erzeugt. Durch einen Schallsensor kann das Überschreiten eines Schallschwellwertes abgefühlt werden, der nur im Katastrophenfall des unkontrollierten Austretens überschritten wird. Dieser Schallsensor ist somit als alternativer Auslösemechanismus einsetzbar.

Die für die Betätigung des Schließventils und des Antriebsmechanismus erforderliche Energie könnte durch eine Strömungsquelle, beispielsweise eine Akkumulatorenbatterie geliefert werden. Hierfür wäre eine zumindest in regelmäßigen Zeitabständen erfolgende Wartung nötig. Außerdem könnte der Ort dieser Energiequelle festgestellt und im Falle einer kriegeri­ schen Auseinandersetzung von Kriegsgegnern unterbrochen werden. Als sehr günstig im Hinblick auf eine sichere, einfache und wartungsfreie Betätigung des Schließventils hat sich demgegen­ über erwiesen, wenn das Zählrad des Auslösemechanismus selbst als Antriebsmechanismus zur Betätigüng des Schließventils An­ wendung findet. In diesem Fall findet namlich das Zählrad nicht nur für Meßzwecke zur Ermittlung der jeweiligen Strömungs­ signatur Anwendung, sondern dient, angetrieben vom strömenden Erdöl bzw. Erdgas, selbst zur Betätigung des Schließventils, d. h. es wird als Antriebsmechanismus eingesetzt. Aufgrund der Auswertung der Strömungsenergie des Öl- bzw. Gasflusses bedarf es in diesem Fall vorteilhafterweise keiner zusätzlichen äuße­ ren und überdies wartungsbedürftigen Energiequelle.

Als besonders günstig hat es sich in weiterer Ausge­ staltung herausgestellt, wenn das Zählrad mit einem Flieh­ kraftauslöser gekoppelt ist, der bei Überschreiten einer vor­ bestimmten Drehzahl anspricht und selbst die zusätzliche Schließeinrichtüng im Sinne einer Schließsteuerung betätigt. Auf diese Weise läßt sich der Zeitpunkt für die Betätigung des zusätzlichen Schließventils auf besonders einfache Weise fest­ legen.

Als besonders günstig hat es sich weiterhin erwiesen, wenn dem Auslösemechanismus eine auf Erschütterungen des Erd­ bodens im Bereich des die zusätzliche Schließeinrichtung um­ fassenden Mündungsbereichs des Rohrs aufgrund von Erdbeben als besondere Signaturen ansprechende Meßeinrichtung zugeordnet ist. Bei dieser Meßeinrichtung handelt es sich praktisch um einen Seismographen, dessen Meßwerte bei Überschreiten einer bestimmten Größenordnung zur Auslösung der zusätzlichen Schließeinrichtung herangezogen werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Er­ findung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung, auf der die Erfindung anhand einer schematischen Ansicht veranschaulicht ist.

Wie aus dieser Zeichnung ersichtlich, umfaßt die dar­ gestellte Erdöl- bzw. Erdgasgewinnungsanlage ein zu einem nicht gezeigten Erdöl- bzw. Erdgaslager reichendes Bohrungsrohr 1. Dieses weist in üblicher Weise im Rohrmündungsbereich an der Erdoberfläche eine Verschlußeinrichtüng 2 in Form eines Ventils o. dgl. auf.

Erfindungsgemäß ist unterhalb der Erdoberfläche, und zwar in einer Tiefe von mehr als 15 m, vorzugsweise etwa 25 m eine zusätzliche Schließeinrichtung 3 eingefügt. Diese umfaßt ein an sich bekanntes Schließventil - nicht dargestellt - und einen schematisch angedeuteten Antriebsmechanismus 4. Diesem ist ein Auslösemechanismus 5 zugeordnet, der auf von normalen Strömungssignaturen abweichende Strömungssignaturen anspricht und im Falle von Abweichungen einer bestimmten Größenordnung den Antriebsmechanismus 4 im Sinne eines Schließens auslöst. Der Auslösemechanismus 4 umfaßt ein im Bohrungsrohr 1 an­ geordnetes, auf die Geschwindigkeit des Ölflusses in diesem Rohr ansprechendes Zählrad - nicht dargestellt - mit einem die jeweiligen Drehzahlen ermittelnden Zählwerk. Das Zählrad die­ ses Auslösemechanismus kann selbst als Antriebsmechanismus zur Betätigung des Schließventils 3 Anwendung finden. Das Zählrad kann auch mit einem Fliehkraftauslöser gekoppelt sein, der bei Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl anspricht und selbst die zusätzliche Schließeinrichtung 3 im Sinne einer Schließ­ steuerung betätigt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist dem Auslöse­ mechanismus 4 eine auf Erschütterungen des Erdbodens im Bereich des die zusätzliche Schließeinrichtung 3 umfassenden Mündungs­ bereichs aufgrund von Erdbeben als besondere Signaturen an­ sprechende Meßeinrichtung 6, praktisch ein Seismograph, zu­ geordnet, Dieser spricht natürlich auch auf Explosionen 7, beispielsweise durch Bombeneinschläge in der Nähe des Boh­ rungsrohrs 1 im Falle von kriegerischen Auseinandersetzungen an und sorgt für eine Betätigung der Schließeinrichtung 3.

Claims (8)

1. Erdöl- bzw. Erdgasgewinnungsanlage mit einem in die Erdoberfläche zü einem Erdöl- bzw. Gaslager reichenden Boh­ rungsrohr (1), das im Rohrmündungsbereich an der Erdoberfläche eine Verschlußeinrichtung (2) in Form eines Ventils o. dgl. aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Erdober­ fläche in das Bohrrohr (1) eine zusätzliche Schließeinrichtung (3) eingefügt ist, die ein Schließventil und einen An­ triebsmechanismus für das Schließventil umfaßt, und daß dem Antriebsmechanismus (4) ein Auslösemechanismus (5) zugeordnet ist, der auf von normalen Strömungssignaturen abweichende Strömungssignaturen anspricht und im Falle von Abweichungen einer bestimmten Größenordnung den Antriebsmechanismus (4) im Sinne eines Schließens auslöst.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schließeinrichtung (3) in einer Tiefe von min­ destens 15 m unter der Erdoberfläche angeordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Auslösemechanismus (5) ein im Bohrungsrohr (1) angeordnetes, auf die Geschwindigkeit des Ölflusses in diesem Rohr ansprechendes Zählrad mit einem die jeweiligen Drehzahlen ermittelnden Zählwerk umfaßt.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählrad des Auslösemechanismus (5) selbst als Antriebs­ mechanismus zur Betätigung des Schließventils (3) Anwendung findet.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählrad mit einem Fliehkraftauslöser gekoppelt ist, der bei Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl anspricht und selbst die zusätzliche Schließeinrichtung (3) im Sinne einer Schließ­ steuerung betätigt.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösemechanismüs ein am Bohrungsrohr angeordneter Schallsensor ist, der auf die Schallwellen an­ spricht, die durch den Ölfluß im stationären Rohr erzeugt sind.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der als Aüslöser dienende Schallsensor ein Betätigungssignal an den Antriebsmechanismus (4) der Schließeinrichtung (3) erst bei Überschreiten eines Schallschwellwertes abgibt, der einer ent­ sprechend hohen Geschwindigkeit des Ölflusses im Kata­ strophenfall entspricht.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Auslösemechanismus (5) eine auf Er­ schütterungen des Erdbodens im Bereich des die zusätzliche Schließeinrichtung (3) umfassenden Mündungsbereichs des Rohrs (1) aufgrund von Erdbeben als besondere Signaturen ansprechende Meßeinrichtung zugeordnet ist.