téma utoljára áttekintve: 10 április 2013
ágazatok: Upstream

a tengeri fúróberendezésekhez szükséges energiát általában dízelmotorok biztosítják. Ezek a motorok általában 20-30 m-t használnak3 dízel üzemanyag naponta, az elvégzett műveletektől függően. Számos intézkedés alkalmazható az energiafogyasztás, az elégetett dízel mennyiségének és a levegőbe történő kibocsátás csökkentésére. Az energiafogyasztás csökkentésére irányuló intézkedések két kategóriába sorolhatók:

1. a fúrótoronyhoz szükséges energia mennyiségének csökkentése
2. az energiagazdálkodási rendszer fokozása

a fúrótorony energiaigényének csökkentése érdekében fontos a fúrási műveletek megfelelő megtervezése. A hatékony fúrási folyamat alacsonyabb üzemanyag-fogyasztást eredményez fúrt lábanként, ezért kevesebb károsanyag-kibocsátást eredményez. Az északi-tengeri Valhall komplexumban alkalmazott automatikus iszapkeverő rendszerek csökkentik a költséges keverési hibákat, a veszélyes anyagoknak való kitettséget és a túlzott kibocsátást (4.hivatkozás). A fúrómérnökök és a logisztikai személyzet gondos tervezése csökkentheti az állásidőt és hatékonyabb fúrási folyamatot eredményezhet. A távvezérelt forgó és emelő cementfej integrálása a felső meghajtású burkolatfutási műveletekkel csökkenti a berendezések felszerelési idejét, ami kevesebb átmeneti időt eredményez a burkolatfutási és a cementálási műveletek között (5.hivatkozás). Végül, a megbízhatóság-központú karbantartás (RCM) program csökkentheti a fúrótornyok állásidejét, javíthatja a biztonságot és jobb megtérülést biztosíthat. Az Ensco RCM-je például 63% – os megtérülést eredményezett (2. hivatkozás).

a fúróberendezés kialakítása szintén fontos. A jól megtervezett munkaterületek és lakóterek csökkentik a fűtés és hűtés szükségességét, és különösen fontosak a zord, hideg környezetben, ahol a fűtési igény jellemzően nagy. A fúrótorony hajótest alakja és felső kialakítása szélhúzást eredményez. Ha ez a szélhúzás csökkenthető, csökkenthető az energiafogyasztás.

a tengeri fúrótorony energiafogyasztását befolyásoló fontos tényező a fúróberendezés elhelyezésének eszköze. A kikötött hajók energiafogyasztása jóval alacsonyabb a dinamikusan elhelyezett (DP) hajókhoz képest, mert a DP hajók motorjai energiát használnak a fúrótorony elhelyezésére. Az ABB, az egyesült királyságbeli power and automation techologies gyártó kifejlesztette az Azipod azimut propulsion system—t, amely egy változó sebességű elektromos motorból áll, amely egy rögzített hangmagasságú propellert hajt a hajótesten kívül elmerült hüvelyben; a motor és a tolóerő között nincsenek fogaskerekek vagy tengelyhajtások. Az Azipod (azipod) 10-20% – kal csökkentheti a meghajtási energiaigényt a hagyományos mechanikus azimut tolóerő-megoldásokhoz képest (3.hivatkozás).

a heave kompenzációs rendszer választása szintén hatással van az energiafogyasztásra. A teljesen elektromos megoldás, az Active heave drawworks (AHD) használata eltérő energiaigényű, mint a hengeres fúrótorony megoldás vagy a hagyományos koronára szerelt kompenzátor (CMC), mivel ezek a kompenzációs rendszerek a hidraulikus és az elektromos berendezések különböző kombinációira támaszkodnak. A hidraulikus berendezések fő előnyei a hajtóművek teljesítmény-méret aránya és energiatároló képességük; a hidraulikus berendezések kisebbek és könnyebbek, mint az elektromos egyenértékűek, míg a hidraulikus rendszerekben használt gázakkumulátorok költséghatékony módon tárolják az ideiglenes energiaingadozásokat, és áramkimaradás esetén továbbra is működnek. A hidraulikus berendezések hátrányai a berendezés áramellátásához szükséges nagy és nehéz hidraulikus erőmű (HPU) szükségessége, valamint a rendszer hőmérséklet-függősége. A HPU elhelyezése a fúrótoronyon problémás lehet, különösen az úszók számára. A hidraulikafolyadék tulajdonságai a hőmérséklettől függően változnak, és hatással lehetnek a rendszer általános teljesítményére. Másrészt az elektromos rendszerek általános hatékonysága 85-90%, szemben a hidraulikus rendszer körülbelül 70% – ával (1.referencia). Ez a megnövekedett hatékonyság teszi az elektromos energiát a nagy teljesítményű berendezések előnyben részesített lehetőségévé. Az elektromos rendszerek lehetővé teszik mind a nyomaték, mind a sebesség pontos szabályozását, és kiküszöbölik a hidraulikus folyadék szivárgásának környezeti veszélyét. Az elektromos rendszer fő korlátja az energiatárolás, amely jellemzően nagy és nehéz akkumulátorok formájában történik.

a CMC rendszer szabványos Derricket és szabványos vonószerkezeteket használ, a derrick tetejére hidraulikusan kompenzált rendszerrel. Ez a rendszer okozza a legkevesebb terhelést a derrick szerkezetére, de korlátozott emelési kompenzációs képességgel rendelkezik. A legmagasabb súlyeloszlás befolyásolhatja a hajó stabilitását és csökkentheti a fedélzet terhelhetőségét. A CMC sokkal alacsonyabb energiafogyasztással rendelkezik, miközben zord területeken működik, összehasonlítva más emelési kompenzációs rendszerekkel. Az alábbiakban egy CMC rendszer diagramja látható.

1. ábra: a Shaffer koronára szerelt kompenzátor (a 7. hivatkozásból)

a hengerfúró megoldás a Derricket árbocra, a vonóműveket pedig hidraulikus hengerekre cseréli. Ez a konfiguráció csökkenti a fúrótorony súlypontját és csökkenti a torony súlyát. A emelési kompenzációs képességet korlátozza a kompenzáló henger kialakítása. Bár a rendszer működéséhez nehéz HPU szükséges, a HPU tipikus elhelyezése a fúrótorony padlója alatt javítja a fúrótorony stabilitását a súlypont csökkentésével. A több henger és vezeték használata meghibásodás esetén redundanciát biztosít. A húzószerkezetek hengerekkel történő cseréje kiküszöböli a fúrópadló zajának nagy részét.

az AHD rendszer szabványos Derricket is használ, de a húzóművek teljesen elektronikus vezérlésével a emelési kompenzáció érdekében. A váltóáramú motorok a vonóművek pontos vezérlését biztosítják, tipikus kompenzációs pontossággal kevesebb, mint 2%. A fékezés által létrehozott regeneratív teljesítmény visszavezethető a fúrótoronyba más berendezések általi fogyasztás céljából. A hengerfúró megoldáshoz hasonlóan az AHD kialakításnak is alacsonyabb a súlypontja, mint a CMC rendszereknek, de kisebb a súlya, mint mind a hengerfúró, mind a CMC rendszereknek. Az emelési kompenzáció nem korlátozott, mint a többi rendszerben. Az AHD rendszerek fő hátránya a váltakozó áramú húzómunkák használata, amelyek zajosak lehetnek zárt munkakörnyezetben.

a fúrótorony energiatermelésének fokozott rugalmassága az energiagazdálkodási rendszerek alkalmazásával és a teljesítményterhelési filozófia alkalmazásával érhető el. A cél itt az lenne, hogy a generátorokat a megfelelő terheléssel futtassák, nem pedig az összes generátort alapjáraton. Ennek lehetővé tételéhez a generátorok különböző teljesítményének (méretének) keveréke használható; alternatív megoldásként a legtöbb generátor optimális terheléssel, egy vagy két generátor változó terheléssel történő működtetése lehet megoldás. Az egyszerű elektromos áramelosztó rendszerek csökkenthetik az áramkimaradások gyakoriságát azáltal, hogy csökkentik a hozzárendelő rendszerek és a crossover csatlakozások számát. Ahol a rendszerelemek kevesebbek és hatékonyabbak, csökkennek a gyártási és karbantartási költségek, és a berendezésterem kisebb lábnyommal rendelkezik a fúrótoronyon.

a kipufogógázokból származó hő visszanyerésére használt hővisszanyerő rendszerek gőzkazánok, hőolajkazánok vagy elektromos fűtőberendezések hőtermelése helyett használhatók. Ez az energiafogyasztás csökkentését is szolgálja.

technológiai érettség

főbb mutatók

döntés vezetők

működési problémák / kockázatok

Veszélyelemzéseket mindig el kell végezni

lehetőségek/üzleti eset

• a hatékony fúrási műveletek és a kúttervezési programok hozzájárulnak a kutak rövidebb idő alatt és alacsonyabb energiafogyasztással történő szállításához, ezáltal csökkentve az általános üzemeltetési költségeket.
• a csökkentett tüzelőanyag-tüzelés az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának csökkenéséhez vezethet
• lehetőség a zaj csökkentésére

ipari esettanulmányok

lendkerék-alapú energiatároló rendszer szimulációja tengeri fúráshoz (hivatkozás 6)

a tényleges HITEC AHC-100 a drawworks és a lendkerék dinamikájának matematikai modellje egy nagyméretű lendkerék-alapú energiatároló rendszer várható teljesítményének elemzésére szolgált. Az üzemanyag-fogyasztás a Caterpillar dízelgenerátor-készlet jellemzőin alapult. A szimulációt a Simulink segítségével futtattuk együtt Matlab (a adatáramlás grafikus programozási nyelv eszköz). A szimuláció az átlagos villamosenergia-igény akár 75% – os, a csúcsteljesítmény akár 90% – os csökkenését mutatta. A teljesítményirányítási topológia és a szimulált terhelési profilok az alábbiakban láthatók.

2. ábra: Power routing topológia

3. ábra: szimulált terhelési profilok

1. Tapjan, R. és Kverneland, Hege. (2010). ‘Hidraulikus vs elektromos fúrótornyok: érvek és ellenérvek a floater heave kompenzációs rendszerekről. Fúrás vállalkozó (weboldal): a hatékony Telep, 8 szeptember 2010.
2. Liou, J. (2012). A megbízhatóság-központú karbantartási program csökkenti az állásidőt, 63% – os megtérülést eredményez. Fúrás vállalkozó (weboldal): a hatékony Telep, 7 Május 2012.
3. Langley, D. (2011). ‘Az elektromos egyszerűség megvilágítása’. Fúrás vállalkozó (weboldal): a hatékony Telep, 21 szeptember 2011.
4. Gunnerod, J., Serra, S., Palacios-Ticas, M. és Kvarne, O. (2009). A magasan automatizált fúrófolyadék-rendszer javítja a HSE-t és a hatékonyságot, csökkenti a személyi igényeket. Fúrás vállalkozó (honlap): fúrás biztonságosan, 17 január 2009.
5. Cummins, T. (2011). ‘A módosított cementfej csökkenti a felszerelési időt, a kockázatokat’. Fúrás vállalkozó (weboldal): a hatékony Telep, 21 szeptember 2011.
6. Williams, K. R. és De Jone, H. J. ‘a hibrid heave fúrási technológia csökkenti a tengeri fúrások károsanyag-kibocsátását és működési költségeit’. Fúrási vállalkozó, 2009. szeptember / október, 52-60.
7. Nemzeti Oilwell Varco (weboldal)
8. Transocean (weboldal): Sedco Express