トピック最終レビュー:10April2013
セクター:上流
海洋掘削リグに必要なエネルギーは、通常、ディーゼルエンジンによって供給されます。 通常、これらのエンジンは、実行される操作に応じて、一日あたり20-30m3ディーゼル燃料を使用します。 いくつかの対策は、エネルギー消費量、燃焼ディーゼルの量、および空気への排出量を削減するために使用することができます。 エネルギー消費を削減するための措置は、2つのカテゴリに分けることができます:
- リグに必要なエネルギー量の削減
- 電力管理システムの強化
リグのエネルギー需要を削減するには、掘削作業をうまく計画することが重要です。 従って有効で鋭いプロセスはあけられたフィートごとのより低い燃料消費料量、および少数の放出を与える。 北海のValhall複合施設で実施されている自動泥混合システムと同様に、高価な混合ミス、有害物質への暴露、および過剰な排出を削減します（参考4）。 鋭いエンジニアおよび記号論理学の人員による注意深い計画はより有効で鋭いプロセスのダウンタイムそして結果を減らすことができます。 トップドライブ包装動く操作のリモート-コントロール回転し、高く上がるセメントの頭部の統合は包装動く操作とセメントで接合すること間のより少 最後に、信頼性を中心としたメンテナンス(RCM)プログラムは、リグのダウンタイムを削減し、安全性を向上させ、より良い投資収益率を提供することもできます。 例えば、EnscoのRCMは63％の投資収益率をもたらしました（参考2）。
掘削リグの設計も重要です。 うまく設計された作業領域と居住区は、暖房と冷却の必要性を減らし、暖房の必要性が通常大きい過酷で寒い環境では特に重要です。 掘削装置の外皮の形そして上部の設計は風の抗力を作成する。 この風抗力を低減することができれば、エネルギー消費を低減することができる。
海洋掘削リグのエネルギー消費に影響を与える重要な要因は、掘削リグを配置する手段です。 DPの容器のエンジンが装備を置くのにエネルギーを使用しているので、係留された容器に動的に置かれた(DP)容器と比較されるずっと低負荷の消費があ ABBの力およびオートメーションのtechologiesのイギリスベースの製造業者は、Azipod®の推進システムを開発した-船の外皮の外で水中に沈むポッドの固定ピッチプロペラを運転する可変速の電動機から成っているpodded方位角のスラスターシステム;ギヤかシャフトドライブはモーターとスラスターの間に置かれない。 Azipod®は従来の機械方位角のスラスターの解決（参照3）と比較される10-20%推進力のエネルギー条件を減らすことができる。
隆起補償システムの選択もエネルギー消費に影響を与えます。 これらの補償システムが油圧および電気機器の異なった組合せに頼るので活動的な隆起のdrawworks(AHD)の十分に電気解決の使用に、シリンダー装備の解決か 油圧装置の主な利点は、アクチュエータの電力対サイズ比とそのエネルギー貯蔵能力であり、油圧装置は電気的同等物よりも小型で軽量であり、油圧装置で使用されるガスアキュムレータは一時的なエネルギー変動をコスト効率の高い方法で貯蔵し、停電が発生した場合にも引き続き機能する。 油圧装置の欠点は、装置に電力を供給するために必要な大型で重い油圧パワーユニット（HPU）の必要性、およびシステムの温度依存性である。 リグ上のHPUの配置は、特に飛蚊症のために、問題になる可能性があります。 作動油の特性は温度によって異なり、システムの全体的な性能に影響を与える可能性があります。 一方、電気システムの全体的な効率は、油圧システムの約70％と比較して85-90％です（参考1）。 この高められた効率は電力に強力な装置のための好まれた選択をする。 電気システムはまたトルクおよび速度両方の正確な制御を可能にし、油圧液体漏出の環境の危険を除去する。 電気システムの主な制限はエネルギー貯蔵であり、これは典型的には大型で重い電池の形態である。
CMCシステムは標準的なデリックおよびデリックの上に取付けられている水力で償われたシステムが付いている標準的なdrawworksを使用する。 このシステムはデリックの構造の最少の負荷を与えたが、隆起の補償の能力を限られてしまった。 そのトップヘビー級の配分は容器の安定性に影響を与え、デッキの積載量を減らすことができる。 CMCに他の隆起の補償システムと比較される粗い区域で作動している間ずっと低負荷の消費があります。 CMCシステムの図を以下に示します。
図1:Shaffer crown mounted compensator(Reference7から)
シリンダリグソリューションは、デリックをマストに置き換え、ドローワークスを油圧シリンダに置き換えます。 この構成は装備の重心を下げ、タワーの重量を減らす。 隆起の補償の能力は償いシリンダーの設計によって限られる。 システムは重いHPUが作動するように要求するが装備の床の下のHPUの典型的な配置は重心の低下によって装備の安定性を改善する。 多数のシリンダーおよびワイヤーの使用は失敗の場合には重複を提供する。 シリンダーが付いているdrawworksの取り替えは鋭い床の騒音の多くを除去する。
AHDシステムはまた隆起の補償のために標準的なデリックをしかしdrawworksの十分に電子制御と使用する。 ACモーターは2%以下の典型的な補償の正確さをdrawworksの正確な制御に与える。 制動によって作成された回生電力は、他の機器による消費のためにリグにフィードバックすることができます。 シリンダー装備の解決のように、AHDの設計にCMCシステムより低い重心がありますが、シリンダー装備およびCMCシステム両方より低い重量があります。 隆起補償は他のシステムのように限定されない。 AHDシステムの主な欠点は、限られた作業環境でノイズが発生する可能性のあるAC電源のdrawworksの使用です。
電源管理システムを使用し、電力負荷の哲学を適用することにより、リグ上のエネルギー生産における柔軟性の向上を達成することができます。 ここでの意図は、アイドル状態ですべての発電機を実行するのではなく、正しい負荷で発電機を実行することです。 これを可能にするためには、発電機の異なった出力（サイズ）の組合せは使用することができる;代わりに、可変的な負荷の最適負荷そして1つか2つ 単純な配電システムは、割り当てシステムと交差接続の数を減らすことによって、停電の頻度を減らすことができます。 システムコンポーネントがより少なく、より有効であるところで、生産および維持費は減り、装置部屋に装備のより小さい足跡がある。
排気ガスからの熱回収に使用される熱回収システムは、蒸気ボイラ、熱油ボイラまたは電気ヒーターからの熱生産の代わりに使用することができます。 これはまた、エネルギー消費を削減するのに役立ちます。
| 市販されていますか？: | はい |
| オフショア生存率： | はい |
| ブラウンフィールド改造?: | はい |
| 企業の年の経験: | <5 |
主な指標
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アプリケーションの範囲:
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すべての掘削装置はよく計画され、設計されていなければなりません |
| 効率性: | |
| ガイドライン資本コスト： | 測定に応じて。 新しい装備のよい設計そしてupfrontの計画は費用を結局は救う。 |
| ＜4131＞＜3514＞低燃費（ディーゼル）。 より効率的な掘削作業は、運用コストを節約します。 | |
| 仕事の記述の典型的な規模: |
新しい海洋掘削リグの設計段階では、エネルギー消費を最小限に抑えるために井戸を慎重に計画することが重要です。 これは鋭い経験のオペレータと装備の所有者間の協同によってすることができる。 掘削技術者、プロセス技術者、機械技術者、環境技術者からの入力が必要になります。 エネルギーを節約する可能性のある古い海洋掘削リグについては、総井戸建設時間とコストを分析し、エネルギー効率の高い技術を組み込んだ新しい掘削リグと比較する必要があります。 自動泥混合システム，改良された隆起補償システム，および統合された電力管理システムの設置のためには，改造コストの実現可能性評価を行う必要がある。 エネルギー効率の評価はまたプロセス、機械および電気エンジニアが不用な熱回復単位と古いヒーターを代わりにするか、または可変的な負荷発電機を取 そのような変更はある装備で高価であるかもしれないそれ故に変更の資本コストはより低いエネルギー/燃料の使用および減らされた温室効果ガス(GHG)の放出の点では操作上の節約と古いヒーターを取り替えることの決定が取ることができる前に比較されるべきである。 |
決定ドライバー
| 技術： | デザイン |
| 運用: | 効率的な掘削作業によりエネルギー消費が削減されます; 自動化により、人員のニーズが削減され |
| 商業: |
ディーゼル価格 |
| 環境: | 温室効果ガス排出量の削減 ホルムアルデヒドなどの有害大気汚染物質を含むVOC、NOX、SOXなどの大気汚染物質の排出量の削減（ディーゼル燃料の燃焼) |
運用上の問題/リスク
ハザード分析は常に実施する必要があります
機会/ビジネスケース
- 効率的な掘削作業と井戸設計プログラムは、時間の短縮とエネ
- 燃料燃焼の削減は温室効果ガス排出量の削減につながる可能性があります
- 騒音を低減する機会
業界事例
海洋掘削のためのフライホイールベースのエネルギー貯蔵システムのシミュレーション(参考6)
実際のHITEC AHCに基づく隆起補償ドローワークの詳細なシミュレーション1000®drawworksとフライホイールダイナミクスの数学モデルは、大規模なフライホイールベースのエネルギー貯蔵システムの予想される性能を分析するために使用さ 燃料消費量はCaterpillarディーゼル発電機セットの特性に基づいていました。 シミュレーションは、SimulinkとMatlab(データフローグラフィカルプログラミング言語ツール)を使用して実行されました。 シミュレーションでは、平均電力需要で最大75％、ピーク電力消費で最大90％の削減が示されました。 電源ルーティングトポロジとシミュレーションされた負荷プロファイルを以下に示します。
図2:電源ルーティングトポロジ
図3:シミュレーションされた負荷プロファイル
- Tapjan,R.and Kverneland,Hege. (2010). ‘油圧対電気装備の設計: 浮く物の隆起の補償システムの賛否両論。 ^”The Efficient Rig”(2010年9月8日).2010年9月8日閲覧。
- Liou,J.(2012). “信頼性中心の維持プログラムはダウンタイム、63%ROIの結果を”減らす。 ^”The Efficient Rig”(2012年5月7日).2012年5月7日閲覧。
- Langley,D.(2011). “電気簡易性のライトを取除くこと”。 ^”The Efficient Rig”(2011年9月21日).2011年9月21日閲覧。
- Gunnerod,J.,Serra,S.,Palacios-Ticas,M.and Kvarne,O.(2009). “非常に自動化された鋭い液体システムはHSEを改善し、効率は、人員の必要性を”減らす。 ^『週刊少年ジャンプ』2009年1月17日号、2009年1月17日閲覧。
- Cummins,T.(2011). “改造されたセメントヘッドは、リグアップ時間、リスクをカットします”。 ^”The Efficient Rig”(2011年9月21日).2011年9月21日閲覧。
- Williams,K.R.and de Jone,H.J.”ハイブリッドヒーブ掘削技術は、排出量を削減し、海洋掘削の運用コストを削減する”。 2009年9月-10月、pp.52-60。
- National Oilwell Varco(ウェブサイト)
- Transocean(ウェブサイト): セドコエクスプレス