temat ostatnia recenzja: 10 kwiecień 2013
sektory: Upstream
energia potrzebna na platformach wiertniczych jest zwykle dostarczana przez silniki Diesla. Zazwyczaj silniki te zużywają 20-30 m3 oleju napędowego dziennie, w zależności od wykonywanych operacji. Można zastosować kilka środków w celu zmniejszenia zużycia energii, ilości spalanego oleju napędowego i emisji do powietrza. Środki mające na celu zmniejszenie zużycia energii można podzielić na dwie kategorie:
- zmniejszenie ilości energii potrzebnej na platformie
- ulepszenie systemu zarządzania energią
aby zmniejszyć zapotrzebowanie na energię na platformie, ważne jest, aby dobrze zaplanować operacje wiercenia. Wydajny proces wiercenia zapewnia niższe zużycie paliwa na jedną wywierconą stopę, a tym samym mniejszą emisję spalin. Automatyczne systemy mieszania błota, takie jak te wdrożone w kompleksie Valhall na Morzu Północnym, zmniejszają kosztowne błędy w mieszaniu, narażenie na materiały niebezpieczne i nadmierną emisję (odniesienie 4). Staranne planowanie przez inżynierów wiertniczych i personel logistyczny może skrócić czas przestojów i skutkować bardziej wydajnym procesem wiercenia. Integracja zdalnie sterowanej obrotowej i podnoszącej głowicy cementowej z operacjami pracy Obudowy z napędem górnym skraca czas ustawiania sprzętu, prowadząc do krótszego czasu przejścia między operacjami pracy obudowy a cementowaniem (odniesienie 5). Wreszcie program konserwacji zorientowanej na niezawodność (RCM) może również skrócić czas przestoju platformy, poprawić bezpieczeństwo i zapewnić lepszy zwrot z inwestycji. Na przykład RCM firmy Ensco przyniósł zwrot z inwestycji w wysokości 63% (odniesienie 2).
projekt wiertnicy jest również ważny. Dobrze zaprojektowane miejsca pracy i pomieszczenia mieszkalne zmniejszają potrzebę ogrzewania i chłodzenia i są szczególnie ważne w trudnych, zimnych środowiskach, w których zapotrzebowanie na ogrzewanie jest zazwyczaj duże. Kształt kadłuba i górna konstrukcja wiertnicy tworzą opór wiatru. Jeśli ten opór wiatru może zostać zmniejszony, zużycie energii może zostać zmniejszone.
ważnym czynnikiem wpływającym na zużycie energii na morskiej platformie wiertniczej są środki, za pomocą których Platforma wiertnicza jest ustawiona. Zacumowane statki mają znacznie niższe zużycie energii w porównaniu z statkami pozycjonowanymi dynamicznie (DP), ponieważ silniki na statkach DP wykorzystują energię do pozycjonowania platformy. ABB, brytyjski producent technologii zasilania i automatyki, opracował Azipod ® propulsion system-układ strumieniowy azymutowy składający się z silnika elektrycznego o zmiennej prędkości napędzającego śmigło o stałym skoku w kapsule zanurzonej poza kadłubem statku; między silnikiem a sterem nie znajdują się żadne koła zębate ani napędy wału. Azypod® może zmniejszyć zapotrzebowanie na energię napędową o 10-20% w porównaniu z tradycyjnymi mechanicznymi sterami strumieniowymi azymutu (odniesienie 3).
wybór systemu kompensacji podnoszenia ma również wpływ na zużycie energii. Zastosowanie active heave drawworks (AHD), w pełni elektrycznego rozwiązania, ma inne zapotrzebowanie na energię w porównaniu z rozwiązaniem platformy cylindrycznej lub tradycyjnym kompensatorem montowanym na koronie (CMC), ponieważ te systemy kompensacji opierają się na różnych kombinacjach urządzeń hydraulicznych i elektrycznych. Głównymi zaletami urządzeń hydraulicznych jest stosunek mocy do wielkości siłowników i ich zdolność do magazynowania energii; urządzenia hydrauliczne są mniejsze i lżejsze niż jego odpowiednik elektryczny, podczas gdy akumulatory gazu stosowane w układach hydraulicznych przechowują tymczasowe wahania energii w opłacalny sposób i będą nadal działać w przypadku awarii zasilania. Wadami urządzeń hydraulicznych są zapotrzebowanie na duży i ciężki agregat hydrauliczny (HPU) wymagany do zasilania sprzętu oraz zależność od temperatury systemu. Umieszczenie HPU na platformie może być problematyczne, szczególnie w przypadku pływaków. Właściwości płynu hydraulicznego różnią się w zależności od temperatury i mogą mieć wpływ na ogólną wydajność systemu. Z drugiej strony, ogólna sprawność systemów elektrycznych wynosi 85-90% w porównaniu z około 70% dla układu hydraulicznego (odniesienie 1). Ta zwiększona wydajność sprawia, że energia elektryczna jest preferowaną opcją dla urządzeń o dużej mocy. Systemy elektryczne umożliwiają również dokładną kontrolę zarówno momentu obrotowego, jak i prędkości oraz eliminują zagrożenie środowiskowe związane z wyciekiem płynu hydraulicznego. Głównym ograniczeniem dla systemu elektrycznego jest magazynowanie energii, które zwykle ma postać dużych i ciężkich baterii.
system CMC wykorzystuje standardową derrick i standardowe dyszle z hydraulicznie skompensowanym systemem zainstalowanym na górze derrick. System ten zadaje najmniejsze obciążenie konstrukcji wiertniczej, ale ma ograniczoną zdolność kompensacji fal. Rozkład ciężaru z góry może wpływać na stabilność statku i zmniejszać ładowność pokładu. CMC będzie miał znacznie niższe zużycie energii podczas pracy w trudnych obszarach w porównaniu z innymi systemami kompensacji podnoszenia. Schemat układu CMC przedstawiono poniżej.
Rysunek 1: kompensator montowany na koronie Shaffera (od odniesienia 7)
rozwiązanie platformy cylindrycznej zastępuje derrick masztem, a dyszle siłownikami hydraulicznymi. Taka konfiguracja obniża środek ciężkości platformy i zmniejsza ciężar wieży. Zdolność kompensacji podnoszenia jest ograniczona przez konstrukcję cylindra kompensacyjnego. Chociaż system wymaga ciężkiego HPU do działania, typowe umieszczenie HPU pod podłogą platformy poprawia stabilność platformy poprzez obniżenie środka ciężkości. Zastosowanie wielu cylindrów i przewodów zapewnia redundancję w przypadku awarii. Zastąpienie wiertnic cylindrami eliminuje znaczną część hałasu na podłodze wiertniczej.
System AHD wykorzystuje również standardowy drążek, ale z w pełni elektronicznym sterowaniem drążkami do kompensacji fal. Silniki PRĄDU PRZEMIENNEGO zapewniają dokładną kontrolę linii ciągnącej z typową dokładnością kompensacji mniejszą niż 2%. Moc regeneracyjna wytwarzana przez hamowanie może być przekazywana z powrotem do platformy w celu zużycia przez inne urządzenia. Podobnie jak w przypadku platformy cylindrycznej, konstrukcja AHD ma niższy środek ciężkości niż systemy CMC, ale ma mniejszą wagę niż zarówno platforma cylindryczna, jak i systemy CMC. Kompensacja podnoszenia nie jest ograniczona, jak w innych systemach. Główną wadą systemów AHD jest zastosowanie zasilanych prądem przemiennym ciągników, które mogą być hałaśliwe w ograniczonym środowisku pracy.
większą elastyczność w produkcji energii na platformie można osiągnąć dzięki zastosowaniu systemów zarządzania energią i zastosowaniu filozofii obciążenia energią. Intencją byłoby uruchomienie generatorów przy prawidłowym obciążeniu, a nie uruchamianie wszystkich generatorów na biegu jałowym. Aby to umożliwić, można zastosować kombinację różnych mocy wyjściowych (wielkości) generatorów; alternatywnie rozwiązaniem może być praca większości generatorów przy optymalnym obciążeniu i jednego lub dwóch generatorów przy zmiennym obciążeniu. Proste systemy dystrybucji energii elektrycznej mogą zmniejszyć częstotliwość zaciemnień poprzez zmniejszenie liczby systemów przypisania i połączeń zwrotnych. Tam, gdzie elementy systemu są mniej wydajne i wydajne, koszty produkcji i konserwacji zostaną zmniejszone, a pomieszczenie sprzętowe będzie zajmowało mniejszą powierzchnię na platformie.
systemy odzyskiwania ciepła wykorzystywane do odzyskiwania ciepła ze spalin mogą być stosowane zamiast produkcji ciepła z kotłów parowych, kotłów na olej termiczny lub grzejników elektrycznych. Przyczyni się to również do zmniejszenia zużycia energii.
dojrzałość technologiczna
dostępne na rynku?: | tak |
rentowność na Morzu: | tak |
modernizacja Brownfield?: | tak |
wieloletnie doświadczenie w branży: | <5 |
kluczowe wskaźniki
zakres zastosowania:
|
wszystkie platformy wiertnicze muszą być dobrze zaplanowane i zaprojektowane |
wydajność: | w zależności od miary |
wytyczne dotyczące kosztów kapitałowych: | w zależności od środka. Dobry projekt i wstępne planowanie nowej platformy pozwoli zaoszczędzić koszty w dłuższej perspektywie. |
orientacyjne koszty operacyjne: | niższe zużycie paliwa (Olej napędowy). Bardziej wydajna operacja wiercenia pozwoli zaoszczędzić na kosztach operacyjnych. |
typowy zakres prac opis: |
w fazie projektowania nowej wiertnicy morskiej ważne jest, aby dokładnie zaplanować studnię, aby zminimalizować zużycie energii. Można to zrobić poprzez współpracę między operatorami z doświadczeniem wiertniczym i właścicielem platformy. Potrzebne będą dane od inżynierów wiertniczych, inżynierów procesowych, inżynierów mechaników, a także inżynierów ochrony środowiska. w przypadku starych platform wiertniczych o potencjale oszczędzania energii należy przeanalizować całkowity czas i koszt budowy odwiertu i porównać go z nowymi platformami wiertniczymi, które wykorzystują energooszczędną technologię. Oceny wykonalności kosztów modernizacji muszą być wykonywane w celu instalacji automatycznych systemów mieszania błota, ulepszonych systemów kompensacji podnoszenia i zintegrowanych systemów zarządzania energią. Można również przeprowadzić oceny efektywności energetycznej urządzeń grzewczych, aby inżynierowie procesu, mechanicy i elektrycy mogli rozważyć na przykład zastąpienie starych grzejników urządzeniami do odzyskiwania ciepła odpadowego lub zainstalowanie generatorów o zmiennym obciążeniu. Takie modyfikacje mogą być kosztowne na niektórych platformach wiertniczych, dlatego przed podjęciem decyzji o wymianie starych ogrzewaczy należy porównać koszty kapitałowe tych modyfikacji z oszczędnościami operacyjnymi w zakresie niższego zużycia energii/paliwa i zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych. |
czynniki decyzyjne
techniczne: | projektowanie |
operacyjne: | wydajne operacje wiercenia zmniejszą zużycie energii; automatyzacja zmniejsza potrzeby personelu |
komercyjne: |
cena oleju napędowego |
środowisko: | zmniejsz ślad GHG zmniejsz emisję LZO, NOX, SOX i innych zanieczyszczeń powietrza, w tym niebezpiecznych zanieczyszczeń powietrza, takich jak formaldehyd (mniejsze spalanie oleju napędowego) |
kwestie operacyjne/ryzyka
należy zawsze przeprowadzać analizy zagrożeń
możliwości/uzasadnienie biznesowe
- wydajne operacje wiercenia i programy projektowania odwiertów przyczynią się do realizacji odwiertów w krótszym czasie i przy niższym zużyciu energii, zmniejszając tym samym ogólne koszty operacyjne.
- zredukowane wypalanie paliwa może prowadzić do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych
- możliwość zmniejszenia hałasu
studia przypadków branżowych
symulacja systemu magazynowania energii opartego na kole zamachowym do wierceń na morzu (odniesienie 6)
szczegółowa symulacja kompensacji podnoszenia w oparciu o rzeczywisty system HITEC AHC-1705 1000® drawworks i matematyczny model dynamiki koła zamachowego zostały wykorzystane do analizy przewidywanej wydajności wielkoskalowego systemu magazynowania energii opartego na kołach zamachowych. Zużycie paliwa bazowało na charakterystyce agregatu prądotwórczego Caterpillar diesel. Symulacja została przeprowadzona przy użyciu Simulink w połączeniu z Matlab (data flow graphical programming language tool). Symulacja wykazała zmniejszenie do 75% średniego zapotrzebowania na energię elektryczną i do 90% poboru mocy szczytowej. Topologia trasowania mocy i symulowane profile obciążenia przedstawiono poniżej.
Rysunek 2: Topologia routingu mocy
Rysunek 3: Symulowane profile obciążenia
- Tapjan, R. i Kverneland, Hege. (2010). „Konstrukcje hydrauliczne vs elektryczne: plusy i minusy systemów kompensacji pływaków”. Wykonawca wiercenia (strona internetowa): wydajna platforma, 8 września 2010 r.
- Liou, J. (2012). „Program konserwacji skoncentrowany na niezawodności skraca czas przestojów, co daje zwrot z inwestycji o 63%”. Wykonawca wiercenia (strona internetowa): wydajna platforma, 7 maja 2012 r.
- „Rzuca światło na prostotę elektryczną”. Wykonawca wiercenia (strona internetowa): wydajna platforma, 21 września 2011 r.
- Gunnerod, J., Serra, S., Palacios-Ticas, M. and Kvarne, O. (2009). „Wysoce zautomatyzowany system płynów wiertniczych poprawia HSE i wydajność, zmniejsza potrzeby personelu”. Drilling Contractor( strona internetowa): Wiercenie bezpiecznie, 17 stycznia 2009.
- „Zmodyfikowana Głowica cementowa skraca czas przygotowania, ryzyko”. Wykonawca wiercenia (strona internetowa): wydajna platforma, 21 września 2011 r.
- Williams, K. R. and de Jone, H. J. „Hybrid heave drilling technology reduces emissions, operating costs for offshore drilling”. Wykonawca robót wiertniczych, Wrzesień/Październik 2009, s. 52-60.
- National Oilwell Varco (strona internetowa)
- Transocean (strona internetowa): Sedco Express