Riser-Verspannung

Ein Riser ist ein großkalibriges Stahlrohr, das sich vom Schiff zum Meeresboden erstreckt, manchmal über 3.000 Meter lang. Der Riser muss jederzeit unter positiver Spannung gehalten werden, um Knicken zu vermeiden, das zum Verlust der Bohrlochbeherrschung führen könnte — einer der schwerwiegendsten Gefahren beim Tiefseebohren.

Die erforderliche Spannung hängt vom Risergewicht, der Auftriebskraft, der Strömungsbelastung und der Wassertiefe ab. Die typischen Spannungen an der Oberseite liegen zwischen 100 und über 1.000 Tonnen. Diese Spannung muss innerhalb enger Grenzen gehalten werden, trotz der kontinuierlichen Hubbewegung des Schiffs, die das Schiff alle wenige Sekunden mehrere Meter nach oben und unten bewegen kann.

Falls die Spannung zu niedrig wird, knickt der Riser. Falls sie zu hoch wird, können der Riser, die Verbinder oder das Bohrlochkopf überlastet werden. Das Verspannungssystem muss die Riser-Spannung in diesem engen Betriebsband über den gesamten Bereich der Seebedingungen halten.

Riser-Spannungsausgleicher sind typischerweise hydropneumatische Systeme, die aus mehreren mit großen stickstoffgeladenen Akkumulatoren verbundenen Hydraulikzylindern bestehen. Die Zylinder üben eine Aufwärtskraft auf den Riser durch eine Drahtseil- und Scheibenkonfiguration oder durch direkt wirkende Kolben aus.

Wenn das Schiff nach oben steigt, dehnen sich die Zylinder aus und das Gas dehnt sich leicht aus und behält eine nahezu konstante Aufwärtskraft bei. Wenn das Schiff sinkt, fahren die Zylinder ein und das Gas wird komprimiert. Das große Gasvolumen stellt sicher, dass die Druckänderung — und daher die Spannungsänderung — über den gesamten Hub gering ist.

Moderne Riser-Verspannungssysteme beinhalten Redundanz: Mehrere Zylinder arbeiten parallel, sodass der Ausfall einer einzelnen Einheit die Riser-Integrität nicht beeinträchtigt. Das System muss auch das langsame Abdriften des Schiffs (Surge/Sway) bewältigen, ohne den Hub zu erschöpfen.

Die Riser-Verspannung stellt mehrere einzigartige Herausforderungen dar:

• Hohe Spannung, langer Hub — Die Kombination aus hoher Spannung (Hunderte von Tonnen) und langem Hub (bis zu 15 Metern bei Tiefwasserschiffen) erfordert sehr große Gasvolumina und robuste Hydraulikkomponenten.
• Dauerbetrieb — Im Gegensatz zu einem Hubausgleicher für einen einzelnen Hub arbeiten Riser-Spannungsausgleicher während einer Bohrzeit durchgehend über Wochen oder Monate. Zuverlässigkeit und Wartbarkeit sind von größter Bedeutung.
• Variable Anforderungen — Wenn sich die Wassertiefe zwischen Bohrlöchern ändert oder Riser-Rohre hinzugefügt oder entfernt werden, ändern sich die erforderliche Spannung und der Hub. Das System muss neu konfigurierbar sein.
• Resonanz — Das gekoppelte Riser-Verspannungssystem hat natürliche Frequenzen, die weit entfernt von den dominanten Wellenkommen gehalten werden müssen.

Norwegian Dynamics ist ein kostengünstiger Backup-Riser-Spannungsausgleicher, der eine Notfallverspannungsfunktion bietet, wenn Primärsysteme Wartung benötigen oder bei einem Ausfall des primären Spannungsausgleichers. SIRIUS bietet eine kompakte, schnell einsetzbare Lösung, die die Riser-Integrität während Notfalloperationen aufrechterhält.

Für Anwendungen, die adaptive Leistung erfordern, kann die automatische Gasfedern-Einstellung des ANTARES-Systems auf Verspannungsaufgaben angewendet werden und dabei optimale Spannungsgenauigkeit bei sich ändernden Bedingungen und Anforderungen gewährleisten. Die Kolbenstangenverriegelungsfunktion von ANTARES bietet auch eine sichere Haltefunktion, wenn keine Verspannung erforderlich ist.

Die Auswahl der richtigen Riser-Verspannungslösung hängt vom Schiff, der Wassertiefe, der Riser-Konfiguration und den Betriebsanforderungen ab. Norwegian Dynamics bietet technische Unterstützung bei der Spannungsausgleicher-Spezifikation und kann Sie zur am besten geeigneten Lösung beraten — siehe unseren Hubausgleicher-Auswahlhandbuch für einen Überblick.