Fagstoff

Dynamisk posisjonering over brønnen

Publisert: 20.01.2016, Oppdatert: 06.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Sentralt i emnet:

  • Flytende installasjon
  • Dynamisk posisjonering
  • Thrustere
  • Satellitt-kommunikasjon
  • Unngå havbunnsrørledninger
  • Ekstreme havdyp

Dynamisk posisjonering av skip. Illustrasjon.  

I forbindelse med brønnarbeid fra en flytende installasjon kan man ankre opp over brønnen eller "ligge på DP".

Ankring er en statisk plassering, mens DP er dynamisk posisjonering som gjør det mulig å utføre arbeid i brønnen på en sikker måte, selv på ekstreme havdyp.

Dynamisk Posisjonering (DP)

Dynamisk posisjonering (DP)DP: Dynamic Positioning, datastyrt navigasjonssystem som bruker satellittkommunikasjon for å holde fartøyet i samme posisjon uansett bølger, vind og strøm i havet. Navigasjonssystemet kommuniserer med systemet for sidepropeller (truster) for å holde fartøyet i posisjon. brukes når det er mulig, fordi det er en fleksibel og sikker løsning framfor ankring.

En flytende enhet som opererer ved hjelp av et moderne dynamisk posisjoneringssystem bruker ikke anker for å holdes på plass. Bruk av DP gjør at fartøyet kan benyttes på de fleste havdyp hvor det er muligheter for å finne olje og gass, selv der det ikke er mulig å bruke anker.

Stabil posisjonering over brønnen holdes ved hjelp av thrustereThrustere er spesielle propeller som er innfelt i skroget på den flytende enheten, ofte i siden foran og bak på fartøyet. Kalles ofte sidepropell. Brukes både til posisjonering og framdrift. og propeller, men alle flytende enheter med dynamisk posisjonering er utstyrt med anker for eventuelle sikkerhetstiltak.

I forbindelse med olje- og gassleting til havs ble dynamisk posisjonering første gang tatt i bruk i 1961 da boreskipet Cuss I ble utstyrt med et manuelt dynamisk posisjoneringssystem. Senere samme år kom boreskipet Eureka med et analogt system som da ble sett på som det første skipet med et skikkelig system for dynamisk posisjonering.

Virkemåte

Et dynamisk posisjoneringssystem er et system som bruker datainnsamlingssystem, satellitter, transpondere, thrustere og hovedpropell. Datainnsamlingen brukes til å måle bølgehøyde, vindkraft, vindretning og strømninger i havet. Transpondere sender signaler til posisjoneringssystemet slik at thruster og propell justerer posisjonen til fartøyet.

Dynamisk posisjonering er et teknologisk styrt styringssystem. Systemet er derfor sårbart i forhold til blackout på en rigg eller andre datatekniske feil som måtte oppstå. Om slike hendelser oppstår, er det ankrene som skal sikre riggen, slik at den unngår å drive fritt rundt i havet. En annen mulighet er å få inn en slepebåt hvor man skyter en trosse over til slepebåten. Da vil slepebåten kunne holde den flytende enheten i ro.

Bruk av anker

Tradisjonelle flytende enheter uten dynamisk posisjonering bruker anker for å ligge på lokasjonFra engelsk location. Lokasjon er det stedet der installasjonen skal ligge over en brønn eller starte brønnboring. Lokasjonen har nøyaktige satellittkoordinater som brukes for å plassere en fast installasjon korrekt på feltet, for å plassere en flytende enhet før ankring, eller som referansepunkter når enheten skal holdes på plass med DP.. Denne type flytende enheter trenger også hjelp fra slepebåter for å flytte seg til en ny lokasjon. Dette er en tidkrevende jobb hvor man først må få opp alle ankre som holder enheten på plass. Deretter skal den slepes til ny lokasjon før man starter med ankerhåndtering.

En slik operasjon kan ta opptil flere dager. Hvor mange dager som trengs, er avhengig av hvor langt enheten skal flyttes. Med en enhet som er utstyrt med dynamisk posisjonering vil denne type operasjoner være gjort med mindre arbeid og det vil ta mye kortere tid.

Forflytning av flytende enhet

Når en flytende enhet skal gå fra en lokasjon til en ny lokasjon for egen motorkraft, skjer dette ved hjelp av propeller og til dels thrustere. De fleste flytende enheter er utstyrt med åtte thrustere. Under riktige vær- og strømningsforhold kan en slik flytende enhet holde en fart på mellom 10–15 knop. For å klare denne farten må den flytende enheten tømme ballasttankene, slik at riggen kommer høyere i sjøen og har minst mulig motstand når den skal flyttes.

Plassering på lokasjon

Det første som skjer når fartøyet ankommer ny lokasjon er å sette ut transpondere på havbunnen i nærområdet. Hvor mange transpondere som blir satt ut er avhengig av havdypet på lokasjonen. Vanligvis dreier det seg om tre til fire transpondere. Transponderne skal settes ut på forskjellige steder på havbunnen, og i den forbindelse flytter den flytende enheten seg rundt i området for at man skal kunne plassere transpondere der det er best egnet.

Transponderne blir brukt for å kunne måle bølgehøyde og strømninger i havet. Avlesninger fra transponderne blir sendt via satellitter, og sammen med målinger av vind og vindretning blir alt dette samlet i et datainnsamlingssystem. De innsamlede dataene omformes og sendes videre som en kommando til systemet, som deretter justerer effekten på motorkraften og vinkelen på thrusterne.

Datainnsamlingen gjøres kontinuerlig for å opprettholde en stabil plassering av fartøyet. Vindretning og -styrke, bølgehøyde, styrken på strømningene i havet og hvilken retning strømningen går i, er med på å bestemme hvilken kraft og retning thrustere og propeller skal holde.

 

Posisjonering i godt og dårlig vær

I rolige værforhold brukes tre-fire av thrusterne til posisjonering. Blir det registrert endringer i noen av de nevnte parameterne, startes det automatisk opp flere thrustere i henhold til det behovet som oppstår. Under et skikkelig uvær vil alle thrusterne være i drift og man har full motorkraft. Selv full motorkraft er imidlertid ikke alltid nok til å holde enheten på lokasjon. Noen ganger er værkreftene større enn det thrusterne greier å håndtere, og da må man ta i bruk nødprosedyrer.

Korrigerende tiltak

Når en flytende enhet som bruker dynamisk posisjonering blir utsatt for et uvær, vil man fylle ballasttankene for å senke riggen lengre ned i sjøen. Dette gir riggen bedre stabilitet ettersom det er mindre av riggen som stikker opp av sjøen. Dersom været blir så kraftig at motorkraften ikke klarer å holde enheten på lokasjon, starter nødfrakoblingssystemet.

Nødfrakobling

Nødsystemet starter dersom enheten kommer for mange grader utenfor senterpunktet der boreoperasjonene foregår. Grensen for hvor mange grader enheten kan avvike fra senterpunktet varierer i forhold til designet på riggen. Vanligvis er det snakk om 7–8 grader.

Det som skjer i nødfrakoblingen er at BOP stenges, LMRP blir frakoblet fra BOP og enheten flyter med riser og LMRP hengende i havet. Denne frakoblingen skjer automatisk om ikke det er en planlagt operasjon. Når været roer seg og enheten kan posisjonere seg selv igjen, seiler enheten tilbake til lokasjon og kobler seg opp igjen til BOP.

Noen ganger kan man tilsynelatende ha kontroll over situasjonen i forhold til vær og vind, men plutselig kommer det en bølge eller et skikkelig vindkast som får nødsystemet til å starte. Det vil da gå 20–30 sekunder fra systemet registrerer bevegelsene, til frakoblingen skjer.

Planlagt frakobling

Om man planlegger å koble ifra, fordi man mener det er fare for at enheten ikke klarer å ligge på lokasjon, gjør man alt klart og trykker på knappen for å aktivere systemet. Det tar da like lang tid å koble fra som ved en automatisk frakobling. Den store forskjellen på en planlagt og en ikke-planlagt frakobling, er at ved ikke-planlagt frakobling kan det oppstå utstyrsskader. Dessuten er det ofte mer arbeid å starte opp igjen når enheten er tilbake på lokasjon.

Fordeler med DP

Som ved de fleste andre systemer, er det både fordeler og ulemper med å ha et dynamisk posisjoneringssystem på en flytende enhet. Den største fordelen er den bevegelsesfriheten det gir. Når enheten er koblet opp mot en brønn, begrenser systemet sideveis bevegelser. Samtidig kan hele enheten rotere, og på den måten hele tiden manøvrere opp mot været.

Muligheten til å holde fartøyet opp mot været er også bra for sikkerheten ved en eventuell evakuering med livbåter. Enheten kan manøvrere seg slik at livbåtene går med vinden og driver bort så raskt som mulig. Dette er ikke mulig om fartøyet er forankret til havbunnen.

Det er også en fordel å unngå oppankring i forhold til hvordan det ser ut på havbunnen. Store felt med mange brønner har ofte mange rørledninger liggende der. Dette er en utfordring med tanke på hvor man kan legge ut ankeret. Med en rigg som er utstyrt med dynamisk posisjonering slipper man å tenke på dette, ettersom riggen ikke skal sette anker.

Driftskostnader

DP er et kostbart alternativ, både i forhold til konstruksjon og drift. For det første er byggekostnadene større enn ved en tradisjonell enhet, ettersom det er behov for flere motorer, flere propellsystemer og datasystemer som sørger for kommunikasjon mellom transpondere, satellitt og drivverket.

Det er også store kostnader ved å drifte denne type flytende enhet, ettersom thrusterne som brukes, drives med dieselmotorer. Når thrusterne jobber hele døgnet, brukes det selvsagt mye diesel. Det er også høye krav til vedlikehold, og thrusterne må skiftes ut hvert fjerde år, uavhengig av om det er feil på dem eller ikke. Selv med disse kostnadene er det et stort ønske om at man satser på å bygge denne type flytende enheter også i fremtiden. Årsaken er alle rørledningene som etter hvert ligger og vil bli lagt ut på havbunnen i fremtiden, og det at denne type flytende enhet kan brukes på de fleste havdyp.

Se flere videoer på youtube. Søkeord: DP dynamic positioning