Topic Viimeksi tarkistettu: 10.huhtikuuta 2013
sektorit: Upstream

offshore-porauslautoilla tarvittava energia toimitetaan yleensä dieselmoottoreilla. Tyypillisesti nämä moottorit käyttävät 20-30 m3 dieselpolttoainetta päivässä suoritetusta toiminnasta riippuen. Energiankulutusta, poltetun dieselin määrää ja ilmaan joutuvia päästöjä voidaan vähentää useilla toimenpiteillä. Toimenpiteet energiankulutuksen vähentämiseksi voidaan jakaa kahteen luokkaan:

1. porauslautan energiantarpeen vähentäminen
2. tehonhallintajärjestelmän parantaminen

porauslautan energiantarpeen vähentämiseksi on tärkeää suunnitella poraustyöt hyvin. Tehokas porausprosessi vähentää polttoaineen kulutusta porattua jalkaa kohti ja vähentää siten päästöjä. Pohjanmerellä sijaitsevan Valhallin kompleksin kaltaiset automaattiset mutasekoitusjärjestelmät vähentävät kalliita sekoitusvirheitä, vaarallisille aineille altistumista ja liiallisia päästöjä (viite 4). Porausinsinöörien ja logistiikkahenkilöstön huolellisella suunnittelulla voidaan vähentää seisokkeja ja tehostaa porausprosessia. Kauko-ohjattavan pyörivän ja nostavan sementtipään integrointi top-drive-kotelointitoimintoihin vähentää laitteiden viritysaikaa, mikä johtaa lyhyempään siirtymäaikaan kotelointitoimintojen ja sementointitoimintojen välillä (viite 5). Lopuksi luotettavuuskeskeinen huolto-ohjelma (RCM) voi myös vähentää öljynporauslautan seisokkeja, parantaa turvallisuutta ja tarjota paremman tuoton investoinneille. Esimerkiksi Enscon RISKIPÄÄOMAMALLIN ansiosta sijoitetun pääoman tuotto on 63 prosenttia (viite 2).

myös porauslautan suunnittelu on tärkeää. Hyvin suunnitellut työtilat ja asuintilat vähentävät lämmityksen ja jäähdytyksen tarvetta ja ovat erityisen tärkeitä ankarissa, kylmissä ympäristöissä, joissa lämmitystarve on tyypillisesti suuri. Rungon muoto ja yläpuolen suunnittelu öljynporauslautan luoda tuuli vetää. Jos tätä Tuulen vastusta voidaan vähentää, energiankulutusta voidaan vähentää.

tärkeä offshore-porauslautan energiankulutukseen vaikuttava tekijä on porauslautan asennustapa. Ankkuroiduilla aluksilla on paljon pienempi energiankulutus dynaamisesti sijoitettuihin aluksiin (DP) verrattuna, koska DP-alusten moottorit käyttävät energiaa lautan asentamiseen. ABB, Brittiläinen voima-ja automaatioteknologioiden valmistaja, on kehittänyt Azipod®—propulsiojärjestelmän-podded-suuntakulmapotkurijärjestelmän, joka koostuu muuttuvanopeuksisesta sähkömoottorista, joka ajaa kiinteälapaista potkuria aluksen rungon ulkopuolelle upotetussa kapselissa; Moottorin ja potkurin välissä ei ole vaihteita tai akselikäyttöisiä vaihteita. Azipod® voi vähentää työntövoiman energiantarvetta 10-20% verrattuna perinteisiin mekaanisiin atsimuuttipotkuriratkaisuihin (viite 3).

hiekoitussysteemin valinnalla on vaikutusta myös energiankulutukseen. Käyttö active heave drawworks (AHD), täysin sähköinen ratkaisu, on erilainen energiantarve verrattuna sylinteri rig ratkaisu tai perinteinen kruunu asennettu kompensaattori (CMC), koska nämä kompensointijärjestelmät perustuvat erilaisia yhdistelmiä hydraulisten ja sähkölaitteiden. Hydraulisten laitteiden tärkeimmät edut ovat toimilaitteiden teho-koko-suhde ja niiden energian varastointikyky; Hydrauliset laitteet ovat pienempiä ja kevyempiä kuin sähkövastineensa, kun taas hydraulijärjestelmissä käytettävät kaasuakut varastoivat tilapäisiä energiavaihteluita kustannustehokkaasti ja toimivat edelleen sähkökatkoksen sattuessa. Hydraulisten laitteiden haittapuolia ovat laitteiden virrankäyttöön tarvittavan suuren ja raskaan hydraulisen voimayksikön (HPU) tarve sekä järjestelmän lämpötilariippuvuus. HPU: n sijoittaminen lautalle voi olla ongelmallista etenkin kellujille. Hydraulinesteen Ominaisuudet vaihtelevat lämpötilan mukaan ja voivat vaikuttaa järjestelmän yleiseen suorituskykyyn. Toisaalta sähköjärjestelmien kokonaishyötysuhde on 85-90%, kun hydraulisen järjestelmän hyötysuhde on noin 70% (viite 1). Tämä lisääntynyt hyötysuhde tekee sähköstä ensisijaisen vaihtoehdon suuritehoisille laitteille. Sähköjärjestelmät mahdollistavat myös sekä vääntömomentin että nopeuden tarkan hallinnan ja poistavat hydraulinestevuotojen ympäristövaaran. Sähköjärjestelmän tärkein rajoitus on energian varastointi, joka on tyypillisesti suurten ja raskaiden akkujen muodossa.

CMC-järjestelmässä käytetään vakiomallista poraustornia ja vakiomuotoista nostolaitetta, jossa hydraulisesti kompensoitu järjestelmä on asennettu poraustornin päälle. Tämä järjestelmä aiheuttaa vähiten kuormaa derrick rakenne, mutta on rajallinen heave kompensointi kyky. Sen ylin painojakauma voi vaikuttaa aluksen vakauteen ja vähentää kannen kantavuutta. CMC: n energiankulutus tulee olemaan huomattavasti pienempi, kun se toimii vaativilla alueilla verrattuna muihin nostokompensointijärjestelmiin. Alla on CMC-järjestelmän kaavio.

Kuva 1: Shaffer crown asennettu kompensaattori (viite 7)

sylinteri rig ratkaisu korvaa derrick masto, ja vetotyöt hydraulisylinterit. Tämä kokoonpano alentaa rig painopisteen ja vähentää painoa tornin. Kompensointikykyä rajoittaa kompensoivan sylinterin muotoilu. Vaikka järjestelmä vaatii raskaan HPU toimiakseen, tyypillinen sijoitus HPU rig lattian alla parantaa rig vakautta alentamalla painopiste. Useiden sylinterien ja johtojen käyttö takaa varautumisen vikatilanteessa. Vetotöiden korvaaminen sylintereillä poistaa suuren osan porauslattian melusta.

AHD-järjestelmässä käytetään myös tavallista poraustornia, mutta nostolaitetta ohjataan täysin sähköisesti nostokorvausta varten. Vaihtovirtamoottorit mahdollistavat vetotöiden tarkan hallinnan tyypillisellä kompensointitarkkuudella, joka on alle 2%. Jarrutuksella syntyvä regeneratiivinen teho voidaan syöttää takaisin lautaan muiden laitteiden kulutettavaksi. Kuten sylinteri rig ratkaisu, AHD suunnittelu on pienempi painopiste kuin CMC järjestelmiä, mutta on pienempi paino kuin sylinteri rig ja CMC järjestelmiä. Nostokorvausta ei ole rajoitettu kuten muissa järjestelmissä. AHD-järjestelmien suurin haitta on VAIHTOVIRTAKÄYTTÖISTEN vetotöiden käyttö, jotka voivat olla meluisia ahtaassa työympäristössä.

lautan energiantuotannon joustavuuden parantaminen voidaan saavuttaa käyttämällä virranhallintajärjestelmiä ja soveltamalla tehokuormitusfilosofiaa. Tarkoitus tässä olisi ajaa generaattorit oikealla kuormituksella eikä ajaa kaikki generaattorit tyhjäkäynnillä. Tämän mahdollistamiseksi voidaan käyttää erilaisia generaattorien tehoyhdistelmiä (kokoja); vaihtoehtoisesti voidaan käyttää useimpia generaattoreita optimaalisella kuormituksella ja yhtä tai kahta generaattoria vaihtelevalla kuormituksella. Yksinkertaiset sähkönjakelujärjestelmät voivat vähentää sähkökatkosten taajuutta vähentämällä tehtäväjärjestelmien ja crossover-liitäntöjen määrää. Kun järjestelmäkomponentteja on vähemmän ja ne ovat tehokkaampia, tuotanto-ja ylläpitokustannukset pienenevät, ja laitehuoneella on pienempi jalanjälki lautalla.

pakokaasujen lämmön talteenottojärjestelmiä voidaan käyttää höyrykattiloiden, lämpööljykattiloiden tai sähkölämmittimien lämmöntuotannon sijasta. Tämä vähentää myös energiankulutusta.

tekniikan maturiteetti

keskeiset mittarit

Päätösajurit

operatiiviset ongelmat / riskit

Vaarojen analysointi tulisi aina tehdä

mahdollisuudet / liiketoimintatapaus

• tehokkaat poraustoimet ja porauskaivojen suunnitteluohjelmat edistävät kaivojen toimittamista lyhyemmässä ajassa ja pienemmällä energiankulutuksella, mikä vähentää kokonaiskustannuksia.
• vähentynyt polttoaineen poltto voi johtaa kasvihuonekaasupäästöjen vähenemiseen
• mahdollisuus vähentää melua

teollisuuden tapaustutkimukset

vauhtipyöräpohjaisen energian varastointijärjestelmän simulointi offshore-porausta varten (viite 6)

yksityiskohtainen simulointi nostokompensoivasta nostolaitoksesta, joka perustuu todelliseen HITEC AHC-1000® drawworksia ja vauhtipyörän dynamiikan matemaattista mallia käytettiin analysoimaan suuren mittakaavan vauhtipyöräpohjaisen energiavarastojärjestelmän ennakoitua suorituskykyä. Polttoaineenkulutus perustui Caterpillar-dieselgeneraattorisarjan ominaisuuksiin. Simulointi suoritettiin Simulink – ohjelmalla yhdessä MATLABin (datavirtagrafical programming language tool) kanssa. Simulaatio osoitti jopa 75%: n vähennyksen keskimääräisessä sähköntarpeessa ja jopa 90%: n vähennyksen huipputehossa. Tehon reititystopologia ja simuloidut kuormitusprofiilit on esitetty alla.

kuva 2: virran reititystopologia

kuva 3: simuloidut kuormitusprofiilit

1. Tapjan, R. ja Kverneland, Hege. (2010). ”Hydraulinen vs sähköinen rig malleja: plussat ja miinukset floater heave compensation systems”. Porausurakoitsija (verkkosivusto): tehokas Rig, 8 syyskuu 2010.
2. Liou, J. (2012). ’Luotettavuuskeskeinen huolto-ohjelma vähentää seisokkeja, johtaa 63% ROI’. Poraus urakoitsija (verkkosivusto): tehokas Rig, 7 Toukokuu 2012.
3. Langley, D. (2011). ”Shedding light on electrical simplicity”. Poraus urakoitsija (verkkosivusto): tehokas Rig, 21 syyskuu 2011.
4. Gunnerod, J., Serra, S., Palacios-Ticas, M. and Kvarne, O. (2009). ”Pitkälle automatisoitu porausnestejärjestelmä parantaa HSE: tä ja tehokkuutta, vähentää henkilöstön tarvetta”. Poraus urakoitsija (verkkosivusto): Poraus se turvallisesti, 17 tammikuu 2009.
5. Cummins, T. (2011). ”Modified cement head cuts rig-up time, risks”. Poraus urakoitsija (verkkosivusto): tehokas Rig, 21 syyskuu 2011.
6. Williams, K. R. ja de Jone, H. J. ”Hybrid heave drilling technology reduces emissions, operating costs for offshore drilling”. Drilling Contractor, syys-lokakuu 2009, s. 52-60.
7. National Oilwell Varco (website)
8. Transocean (website): Sedco Express