Hopp til innhold

Fagartikkel

Dynamisk posisjonering over brønnen

I forbindelse med brønnarbeid fra en flytende installasjon kan man ankre opp over brønnen eller "ligge på DP". Ankring er en statisk plassering (stillestående). DP er dynamisk posisjonering (i bevegelse) som gjør det mulig å utføre arbeid i brønnen på en sikker måte, selv på ekstreme havdyp.

LK06
Skissen viser et skip som ligger på samme sted over tid. Det bruker dynamisk posisjonering med satellitt, data og sidepropeller. Illustrasjon.

Et skip som må ligge på samme sted over tid bruker dynamisk posisjonering med satellitt, data og sidepropeller.

Dynamisk Posisjonering (DP)

brukes når det er mulig, fordi det er en fleksibel og sikker løsning framfor ankring.

Bruk av DP gjør at fartøyet kan benyttes på de fleste havdyp hvor det er muligheter for å finne olje og gass, også der det ikke er mulig å bruke anker.

Posisjonen over brønnen holdes ved hjelp av og propeller som drives av store dieselmotorer. Systemer sviver og går hele døgnet når riggen er koblet til brønnen med stigerør. Alle flytende enheter med dynamisk posisjonering er også utstyrt med anker for eventuelle sikkerhetstiltak.

Virkemåte

Et dynamisk posisjoneringssystem er et system som bruker datainnsamlingssystem, satellitter, , 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 kan oppstå. Om slike hendelser oppstår, brukes ankrene, slik at riggen 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.

Illustrasjon av et skip som bruker propeller og kommuniserer med en satellitt for å holde seg i posisjon.

Skipet bruker propeller og kommuniserer med en satellitt for å holde seg i posisjon.

Forflytning av flytende enhet

Når en flytende enhet skal gå fra ett område til et annet for egen motorkraft, brukes både 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 10–15 knop. For å oppnå høy fart 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 nye er, er at det blir satt 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 til fartøyets datamaskin. Sammen med målinger av vind og vindretning omformes dataene og sendes videre som en kommando til posisjoneringssystemet. DP-systemet justerer effekten på motorkraften og vinkelen på thrusterne, slik at posisjonen er innenfor kravet.

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 dårlig vær, 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 som sikrer brønnen før riggen frigjøres.

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 med tanke på 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 brønnen 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 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 vindretningen og bølgeretningen.

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 med tanke på hvordan det ser ut på havbunnen. Store felt med mange brønner har ofte mange rørledninger liggende på havbunnen. Det 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 at denne type flytende enhet kan brukes på de fleste havdyp.

Se flere videoer på Youtube. Søkeord: DP dynamic positioning

Bruk av anker på flytende enheter

Tradisjonelle flytende enheter uten dynamisk posisjonering bruker anker for å ligge på lokasjon. Det er ikke mulig å ligge på anker på ultradype havområder.

Noen typer flytende enheter (for eksempel jack up) 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 for å legge ut ankrene igjen.

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

Sist oppdatert 29.06.2018
Skrevet av Kenneth Ludvigsen
Rettighetshaver: Cerpus AS

Læringsressurser

Hovedsystemer om bord i offshore installasjoner