emne Sidst revideret: 10 April 2013
sektorer: opstrøms

den nødvendige energi på offshore borerigge leveres normalt af dieselmotorer. Typisk bruger disse motorer 20-30 m3 dieselolie om dagen afhængigt af de udførte operationer. Flere foranstaltninger kan bruges til at reducere energiforbruget, mængden af brændt diesel og emissioner til luften. Foranstaltninger til reduktion af energiforbruget kan opdeles i to kategorier:

1. reduktion af den nødvendige mængde energi på riggen
2. forbedring af strømstyringssystem

for at reducere energibehovet på riggen er det vigtigt at planlægge boreoperationerne godt. En effektiv boreproces giver lavere brændstofforbrug pr. boret fod og dermed færre emissioner. Automatiske mudderblandingssystemer, som dem, der er implementeret på Valhall-komplekset i Nordsøen, reducerer dyre blandingsfejl, eksponering for farligt materiale og for store emissioner (Reference 4). Omhyggelig planlægning af boreteknikere og logistikpersonale kan reducere nedetid og resultere i en mere effektiv boreproces. Integration af et fjernstyret roterende og hejsende cementhoved med top-drive casing-running-operationer reducerer udstyrets rig-up tid, hvilket fører til mindre overgangstid mellem casing-running og cementering operationer (Reference 5). Endelig kan et program for pålidelighedscentreret vedligeholdelse (RCM) også reducere nedetid på riggen, forbedre sikkerheden og give et bedre investeringsafkast. For eksempel har ENSCO ‘ s RCM resulteret i et investeringsafkast på 63% (Reference 2).

udformningen af boreriggen er også vigtig. Veldesignede arbejdsområder og boliger reducerer behovet for opvarmning og køling og er især vigtige i barske, kolde omgivelser, hvor behovet for opvarmning typisk er stort. Skrog form og topside design af boreriggen skabe vindmodstand. Hvis denne vindmodstand kan reduceres, kan energiforbruget reduceres.

en vigtig faktor, der påvirker energiforbruget på en offshore borerig er de midler, hvormed boreriggen er placeret. Fortøjede skibe har langt lavere energiforbrug sammenlignet med dynamisk placerede (DP) skibe, fordi motorerne på DP-skibe bruger energi til at placere riggen. ABB, en britisk-baseret producent af kraft—og automatiseringsteknologier, har udviklet et fremdrivningssystem med en motor med variabel hastighed, der kører en fast pitch-propel i en pod nedsænket uden for skibets skrog; ingen gear eller akseldrev er placeret mellem motoren og thrusteren. Den kan reducere fremdriftsbehovet med 10-20% sammenlignet med traditionelle mekaniske fremdriftspropelløsninger (Reference 3).

valget af løftekompensationssystem har også indflydelse på energiforbruget. Brugen af active heave-trækværker (AHD), en fuldt elektrisk løsning, har forskellige energibehov sammenlignet med cylinderriggen eller traditionel kronemonteret kompensator (CMC), fordi disse kompensationssystemer er afhængige af forskellige kombinationer af hydraulisk og elektrisk udstyr. De vigtigste fordele ved hydraulisk udstyr er strøm / størrelse-forholdet mellem aktuatorerne og deres energilagringskapacitet; hydraulisk udstyr er mindre og lettere end dets elektriske ækvivalent, mens gasakkumulatorerne, der anvendes i hydrauliske systemer, lagrer midlertidige energiudsving på en omkostningseffektiv måde og vil fortsætte med at arbejde i tilfælde af strømsvigt. Ulemperne ved hydraulisk udstyr er behovet for en stor og tung hydraulisk kraftenhed (HPU), der kræves for at drive udstyret, og systemets temperaturafhængighed. Placeringen af HPU på riggen kan være problematisk, især for flydere. Hydraulikvæskens egenskaber varierer med temperaturen og kan have indflydelse på systemets samlede ydeevne. På den anden side er den samlede effektivitet af elektriske systemer 85-90% sammenlignet med ca.70% for et hydraulisk system (Reference 1). Denne øgede effektivitet gør elektrisk strøm til den foretrukne mulighed for højdrevet udstyr. Elektriske systemer tillader også nøjagtig kontrol af både drejningsmoment og hastighed og eliminerer miljøfaren ved hydrauliske væskelækager. Hovedbegrænsningen for det elektriske system er energilagring, som typisk er i form af store og tunge batterier.

CMC-systemet bruger en standard derrick og standard trækværk med et hydraulisk kompenseret system installeret oven på derrick. Dette system påfører den mindste mængde belastning på derrick-strukturen, men har begrænset heave-kompensationsevne. Dens top-tunge vægtfordeling kan påvirke fartøjets stabilitet og reducere dækets belastningskapacitet. CMC vil have langt lavere energiforbrug, mens de opererer i barske områder sammenlignet med andre heave-kompensationssystemer. Et diagram over et CMC-system er vist nedenfor.

Figur 1: Shaffer krone monteret kompensator (fra Reference 7)

cylinder rig løsning erstatter derrick med en mast, og trækværket med hydrauliske cylindre. Denne konfiguration sænker tyngdepunktet af riggen og reducerer vægten af tårnet. Heave-kompensationsevnen er begrænset af kompensationscylinderens design. Selvom systemet kræver en tung HPU for at fungere, forbedrer den typiske placering af HPU under riggulvet rigstabiliteten ved at sænke tyngdepunktet. Brugen af flere cylindre og ledninger giver redundans i tilfælde af fejl. Udskiftning af trækværker med cylindre eliminerer meget af støj på boregulvet.

AHD-systemet bruger også en standard derrick, men med fuldt elektronisk styring af trækværkerne til heave-kompensation. Vekselstrømsmotorer giver nøjagtig styring af trækværket med en typisk kompensationsnøjagtighed på mindre end 2%. Den regenerative kraft, der skabes ved bremsning, kan føres tilbage til riggen til forbrug af andet udstyr. Ligesom cylinderriggen har AHD-designet et lavere tyngdepunkt end CMC-systemer, men har en lavere vægt end både cylinderriggen og CMC-systemerne. Heave kompensation er ikke begrænset som i de andre systemer. Den største ulempe ved AHD-systemer er brugen af VEKSELSTRØMSDREVNE trækværker, som kan være støjende i et begrænset arbejdsmiljø.

forbedret fleksibilitet i energiproduktionen på riggen kan opnås ved hjælp af strømstyringssystemer og anvendelse af en kraftbelastningsfilosofi. Hensigten her ville være at køre generatorerne ved den korrekte belastning i stedet for at køre alle generatorer i tomgang. For at muliggøre dette kan en blanding af forskellige effekt (størrelser) af generatorer anvendes; alternativt kan drift af de fleste generatorer med optimal belastning og en eller to generatorer med variabel belastning være en løsning. Enkle elektriske distributionssystemer kan reducere hyppigheden af blackouts ved at reducere antallet af tildelingssystemer og crossover-forbindelser. Hvor systemkomponenter er færre og mere effektive, reduceres Produktions-og vedligeholdelsesomkostningerne, og udstyrsrummet får et mindre fodaftryk på riggen.

Varmegenvindingssystemer, der bruges til at genvinde varme fra udstødningsgasser, kan bruges i stedet for varmeproduktion fra dampkedler, termiske oliekedler eller elektriske varmeapparater. Dette vil også tjene til at reducere energiforbruget.

teknologi modenhed

vigtige Metrics

Beslutningsdrivere

driftsproblemer / risici

risikoanalyser skal altid udføres

Opportunities/business case

• effektive boreoperationer og brønddesignprogrammer vil bidrage til levering af brønde på reduceret tid og med lavere energiforbrug og dermed reducere de samlede driftsomkostninger.
• reduceret brændstoffyring kan føre til en reduktion af drivhusgasemissionerne
• mulighed for at reducere støj

industri casestudier

simulering af svinghjulsbaseret energilagringssystem til offshore boring (Reference 6)

en detaljeret simulering af et heave-kompenserende trækværk baseret på en faktisk HITEC AHC-1000 en matematisk model af svinghjulsdynamik blev brugt til at analysere den forventede ydelse af et stort svinghjulsbaseret energilagringssystem. Brændstofforbruget var baseret på egenskaberne ved et Caterpillar dieselgenerator sæt. Simuleringen blev kørt ved hjælp af Simulink i forbindelse med Matlab (et datastrøm Grafisk programmeringssprogsværktøj). Simuleringen viste en reduktion på op til 75% i det gennemsnitlige elbehov og op til 90% i spidseffekt. Strømledningstopologien og simulerede belastningsprofiler er vist nedenfor.

figur 2: Strømledningstopologi

figur 3: simulerede belastningsprofiler

1. Tapjan, R. Og Kverneland, Hege. (2010). ‘Hydraulisk vs elektrisk rig design: fordele og ulemper på floater heave kompensationssystemer’. Drilling Contractor (hjemmeside): den effektive Rig, 8.September 2010.
2. Liou, J. (2012). ‘Pålidelighedscentreret vedligeholdelsesprogram reducerer nedetid, resulterer i 63% ROI’. Drilling Contractor (hjemmeside): den effektive Rig, 7 maj 2012.
3. Langley, D. (2011). ‘Kaster lys over elektrisk enkelhed’. Drilling Contractor (hjemmeside): den effektive Rig, 21 September 2011.
4. Gunnerod, J., Serra, S., Palacios-Ticas, M. Og Kvarne, O. (2009). ‘Højt automatiseret borevæskesystem forbedrer HSE og effektivitet, reducerer personalebehov’. Drilling Contractor( hjemmeside): boring det sikkert, 17 januar 2009.
5. Cummins, T. (2011). ‘Modificeret cement hoved skærer rig-up tid, risici’. Drilling Contractor (hjemmeside): den effektive Rig, 21 September 2011.
6. K. R. Og de Jone, H. J. ‘Hybrid heave boring teknologi reducerer emissioner, driftsomkostninger for offshore boring’. Boreentreprenør, September / oktober 2009, s.52-60.
7. National oliebrønd Varco (hjemmeside)
8. Transocean (hjemmeside): Sedco Udtrykke