subiect ultima revizuire: 10 aprilie 2013
sectoare: Upstream

energia necesară pe platformele de foraj offshore este de obicei furnizată de motoare diesel. De obicei, aceste motoare utilizează 20-30 m3 combustibil diesel pe zi, în funcție de operațiunile efectuate. Mai multe măsuri pot fi utilizate pentru a reduce consumul de energie, cantitatea de motorină arsă și emisiile în aer. Măsurile de reducere a consumului de energie pot fi împărțite în două categorii:

1. reducerea cantității de energie necesară pe platformă
2. îmbunătățirea sistemului de gestionare a energiei

pentru a reduce cererea de energie pe platformă, este important să planificați bine operațiunile de foraj. Un proces eficient de foraj oferă un consum mai mic de combustibil pe picior forat și, prin urmare, mai puține emisii. Sistemele automate de amestecare a noroiului, precum cele implementate la Complexul Valhall din Marea Nordului, reduc greșelile costisitoare de amestecare, expunerea la materiale periculoase și emisiile excesive (referința 4). Planificarea atentă de către inginerii de foraj și personalul logistic poate reduce timpul de nefuncționare și poate duce la un proces de foraj mai eficient. Integrarea unui cap de ciment rotativ și de ridicare controlat de la distanță cu operațiuni de rulare a carcasei de acționare superioară reduce timpul de instalare a echipamentului, ceea ce duce la un timp de tranziție mai mic între operațiile de rulare a carcasei și cimentare (referința 5). În cele din urmă, un program de întreținere centrat pe fiabilitate (RCM) poate, de asemenea, să reducă timpul de nefuncționare al platformei, să îmbunătățească siguranța și să ofere o rentabilitate mai bună a investiției. De exemplu, RCM-ul Ensco a avut ca rezultat o rentabilitate a investiției de 63% (referința 2).

proiectarea platformei de foraj este de asemenea importantă. Zonele de lucru bine concepute și spațiile de locuit reduc nevoia de încălzire și răcire și sunt deosebit de importante în medii dure și reci, unde nevoia de încălzire este de obicei mare. Forma corpului și designul superior al platformei de foraj creează rezistență la vânt. Dacă această tracțiune a vântului poate fi redusă, consumul de energie poate fi redus.

un factor important care influențează consumul de energie pe o platformă de foraj offshore este mijlocul prin care este poziționată platforma de foraj. Navele ancorate au un consum de energie mult mai mic în comparație cu navele poziționate dinamic (DP), deoarece motoarele de pe navele DP folosesc energie pentru a poziționa platforma. ABB, un producător din Marea Britanie de tehnologii de putere și automatizare, a dezvoltat sistemul de propulsie azipod—un sistem propulsor azimut podded constând dintr-un motor electric cu viteză variabilă care conduce un propulsor cu pas fix într-un pod scufundat în afara corpului navei; nu există angrenaje sau acționări ale arborelui între motor și propulsor. Azipod-ul poate reduce necesarul de energie de propulsie cu 10-20% în comparație cu soluțiile tradiționale de propulsie mecanică cu azimut (referința 3).

alegerea sistemului de compensare heave are, de asemenea, un impact asupra consumului de energie. Utilizarea drawworks active heave (AHD), o soluție complet electrică, are nevoi de energie diferite în comparație cu soluția de platformă cilindrică sau compensatorul tradițional montat pe coroană (CMC), deoarece aceste sisteme de compensare se bazează pe diferite combinații de echipamente hidraulice și electrice. Principalele avantaje ale echipamentelor hidraulice sunt Raportul putere-Dimensiune al actuatoarelor și capacitatea lor de stocare a energiei; echipamentele hidraulice sunt mai mici și mai ușoare decât echivalentul său electric, în timp ce acumulatorii de gaz utilizați în sistemele hidraulice stochează fluctuații temporare de energie într-un mod eficient din punct de vedere al costurilor și vor continua să funcționeze în caz de pană de curent. Dezavantajele echipamentelor hidraulice sunt necesitatea unei unități hidraulice mari și grele (HPU) necesare pentru alimentarea echipamentului și dependența de temperatură a sistemului. Amplasarea HPU pe platformă poate fi problematică, în special pentru flotoare. Proprietățile fluidului hidraulic variază în funcție de temperatură și pot avea un impact asupra performanței generale a sistemului. Pe de altă parte, eficiența generală a sistemelor electrice este de 85-90%, comparativ cu aproximativ 70% pentru un sistem hidraulic (referință 1). Această eficiență sporită face ca energia electrică să fie opțiunea preferată pentru echipamentele de mare putere. Sistemele electrice permit, de asemenea, un control precis atât al cuplului, cât și al vitezei și elimină pericolul pentru mediu al scurgerilor de lichid hidraulic. Principala limitare pentru sistemul electric este stocarea energiei, care este de obicei sub formă de baterii mari și grele.

sistemul CMC utilizează un derrick standard și troleibuze standard cu un sistem compensat hidraulic instalat deasupra derrick-ului. Acest sistem provoacă cea mai mică cantitate de sarcină pe structura derrick, dar are o capacitate limitată de compensare a ridicării. Distribuția greutății sale de top poate afecta stabilitatea navei și poate reduce capacitatea de încărcare a punții. CMC va avea un consum de energie mult mai mic în timp ce funcționează în zone dure în comparație cu alte sisteme de compensare a ridicărilor. O diagramă a unui sistem CMC este prezentată mai jos.

Figura 1: compensatorul montat pe coroana Shaffer (din referința 7)

soluția platformei cilindrice înlocuiește derrick-ul cu un catarg, iar lucrările de tracțiune cu cilindri hidraulici. Această configurație scade Centrul de greutate al platformei și reduce greutatea turnului. Capacitatea de compensare a ridicării este limitată de proiectarea cilindrului compensator. Deși sistemul necesită un HPU greu pentru a funcționa, amplasarea tipică a HPU sub podeaua platformei îmbunătățește stabilitatea platformei prin coborârea Centrului de greutate. Utilizarea mai multor cilindri și fire asigură redundanță în caz de defecțiune. Înlocuirea lucrărilor de tracțiune cu cilindri elimină o mare parte din zgomotul de pe podeaua de foraj.

sistemul AHD folosește, de asemenea, un derrick standard, dar cu control complet electronic al lucrărilor de tracțiune pentru compensarea ridicării. Motoarele de curent alternativ asigură un control precis al lucrărilor de tracțiune cu o precizie tipică de compensare mai mică de 2%. Puterea regenerativă creată prin frânare poate fi alimentată înapoi în platformă pentru consum de către alte echipamente. La fel ca soluția platformei cilindrice, designul AHD are un centru de greutate mai mic decât sistemele CMC, dar are o greutate mai mică decât atât sistemele platformei cilindrice, cât și sistemele CMC. Compensarea ridicării nu este limitată ca în celelalte sisteme. Principalul dezavantaj al sistemelor AHD este utilizarea lucrărilor de tracțiune cu curent alternativ, care pot fi zgomotoase într-un mediu de lucru limitat.

flexibilitatea sporită în producția de energie pe platformă poate fi obținută prin utilizarea sistemelor de gestionare a energiei și aplicarea unei filozofii a sarcinii de putere. Intenția aici ar fi să rulați generatoarele la sarcina corectă, mai degrabă decât să rulați toate generatoarele la ralanti. Pentru a permite acest lucru, se poate utiliza un amestec de putere (dimensiuni) diferite de generatoare; alternativ, operarea majorității generatoarelor la sarcină optimă și unul sau două generatoare la sarcină variabilă poate fi o soluție. Sistemele Simple de distribuție a energiei electrice pot reduce frecvența întreruperilor prin reducerea numărului de sisteme de atribuire și a conexiunilor încrucișate. În cazul în care componentele sistemului sunt mai puține și mai eficiente, costurile de producție și întreținere vor fi reduse, iar camera echipamentelor va avea o amprentă mai mică pe platformă.

sistemele de recuperare a căldurii utilizate pentru recuperarea căldurii din gazele de eșapament pot fi utilizate în locul producerii de căldură din cazanele cu abur, cazanele cu ulei termic sau încălzitoarele electrice. Acest lucru va servi, de asemenea, la reducerea consumului de energie.

maturitatea tehnologiei

valori cheie

factorii de decizie

probleme operaționale/riscuri

analizele de pericol trebuie efectuate întotdeauna

oportunități/business case

• operațiunile eficiente de foraj și programele de proiectare a puțurilor vor contribui la livrarea puțurilor în timp redus și cu un consum redus de energie, reducând astfel costurile totale de exploatare.
• arderea redusă a combustibilului poate duce la o reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră
• posibilitatea de a reduce zgomotul

studii de caz din industrie

simularea sistemului de stocare a energiei pe bază de volant pentru forarea în larg (referință 6)

o simulare detaliată a unei trageri de compensare a drawworks și un model matematic al dinamicii volantului au fost utilizate pentru a analiza performanța anticipată a unui sistem de stocare a energiei pe scară largă pe bază de volant. Consumul de combustibil s-a bazat pe caracteristicile unui set de generatoare diesel Caterpillar. Simularea a fost rulată folosind Simulink împreună cu Matlab (un instrument de limbaj grafic de programare a fluxului de date). Simularea a arătat o reducere cu până la 75% a cererii medii de energie electrică și cu până la 90% a consumului de energie în vârf. Topologia de rutare a puterii și profilurile de încărcare simulate sunt prezentate mai jos.

Figura 2: topologia Rutării puterii

Figura 3: profiluri de sarcină simulate

1. Tapjan, R. și Kverneland, Hege. (2010). ‘Hidraulice vs electrice rig modele: pro și Contra pe floater heave sisteme de compensare’. Contractor de foraj( website): platforma eficientă, 8 septembrie 2010.
2. Liou, J. (2012). ‘Programul de întreținere centrat pe fiabilitate reduce timpul de nefuncționare, rezultând un ROI de 63%’. Contractor de foraj( website): platforma eficientă, 7 Mai 2012.
3. Langley, D. (2011). ‘Aruncând lumină asupra simplității electrice’. Contractor de foraj( website): platforma eficientă, 21 septembrie 2011.
4. Gunnerod, J., Serra, S., Palacios-Ticas, M. și Kvarne, O. (2009). ‘Sistemul de fluide de foraj extrem de automatizat îmbunătățește HSE și eficiența, reduce nevoile de personal’. Contractor de foraj( site web): forarea în siguranță, 17 ianuarie 2009.
5. Cummins, T. (2011). ‘Capul de ciment modificat reduce timpul de instalare, riscurile’. Contractor de foraj( website): platforma eficientă, 21 septembrie 2011.
6. Williams, K. R. și de Jone, H. J. ‘Hybrid heave drilling technology reduce emisiile, costurile de exploatare pentru forajele offshore’. Antreprenor de foraj, septembrie / octombrie 2009, pp. 52-60.
7. National Oilwell Varco (website)
8. Transocean (website): Sedco Express