ANTARES adaptiv passiv hivkompensator henger i hovedløpet i tårnet for modulhåndtering over moonpoolen og bærer injektorplattformen for kveilerør
Kunnskapssenter  ·  Brønnintervensjon

Hivkompensering for kveilerør:
Slik holdes strekket innenfor grensene

I dette regneeksempelet kan kveilerør uten stigerør være dimensjonerende for operasjonen. En 2⅜ tommers rørstreng som er 400 m lang, har en aksial flytegrense på 522 kN og kan knekke dersom det effektive strekket går tapt. Strekket må derfor holdes innenfor definerte grenser mens fartøyet beveger seg.

Rørstrengens flytegrense
522 kN
Belastning med stivt oppheng
1,308 kN
Med gassfjær
93–146 kN
Slakkhendelser
0

Hvorfor strekket i en kveilerørstreng uten stigerør må holdes innenfor definerte grenser, hva eksempelet uten kompensering viser, hvordan arbeidspunktet endres når røret setter seg fast, og hvordan operasjonsområdet fastsettes for et prosjekt.

Av Tord Martinsen, daglig leder · · Gjennomgått · 5 min lesetid

Rørstrengen er det dimensjonerende svake leddet

400 m kveilerør i klassen CT-90, med dimensjonene 2⅜″ × 0.190″, har en aksialstivhet på EA ≈ 174 MN. Over denne lengden tilsvarer det 435 kN ekstra strekk per meter forlengelse, slik at ±1.5 m ukompensert relativbevegelse krever ±650 kN, over rørstrengens flytegrense på 522 kN i én enkelt bølge.

Øvre grense
418 kN
Grensen i NDs regneeksempel er satt til 80 % av den oppgitte utmattingskorrigerte flytegrensen. Rørgrunnlaget for prosjektet er avgjørende.
Nedre grense
10 kN
Nedre grense for effektivt strekk i regneeksempelet: friksjon i stripperen pluss en margin mot trykkraft. Prosjektmodellen definerer kontrollen mot knekking.
Undervannsstakk på havbunnen ved 400 m, med kveilerørstrengen opp til overflaten
Nedre ende: 400 m rør festet til undervannsstakken. All bevegelse fra fartøyet i øvre ende må tas opp før den når hit.

Hva skjer uten kompensering?

Med injektorplattformen stivt opphengt ved Hs 3.0 m / Tp 9.0 s overføres hele fartøysbevegelsen til rørstrengen. Sjøen påfører den 1,308 kN mot en flytegrense på 522 kN, og den ryker omtrent femten sekunder inn i operasjonen. I alle de tolv bølgerealisasjonene av denne sjøtilstanden ryker rørstrengen med stivt oppheng, uten unntak, mellom 8.7 s og 32.5 s.

Fartøy for lett brønnintervensjon med tårn for modulhåndtering over moonpoolen
Det modellerte tilfellet: et 116 m enskrogsfartøy for lett brønnintervensjon, injektorplattformen i tårnets hovedløp og rørstrengen gjennom moonpoolen.

Regneeksempelet som film: grensene for strekk, overtrekket ved fastkjørt rør og oppbremsingen ved rørbrudd, gjengitt bilde for bilde fra CONSTELLATION-simuleringen.

Hva kompensatoren må gjøre

Gjennom én ANTARES 125 t / 5.5 m med mykeste gassfylling gir de samme bølgene et strekk på 93–146 kN rundt et settpunkt på 118 kN (omtrent ±29 kN) med ingen slakkhendelser, mens enheten tar opp 4.5 m relativbevegelse.

Det avgjørende er stivhet, ikke kraft: En gassfjær som er myk nok til at én meter fartøysbevegelse knapt endrer trykket, er koblet i serie med en rørstreng med stivhet 435 kN/m. Det myke elementet tar opp bevegelsen, og rørstrengen beholder strekket.

ANTARES adaptiv passiv hivkompensator i tårnets hovedløp
Én ANTARES 125 t / 5.5 m i tårnets hovedløp, mellom vinsjen og injektorplattformen.

Fastkjørt rør: samme enhet, nytt arbeidspunkt

Når røret setter seg fast, må trekkraften for frigjøring økes samtidig som rørstrengen holder seg under flytegrensen og aldri blir slakk. I dette regneeksempelet justerer en adaptiv passiv hivkompensator gassens arbeidspunkt på stedet. Rørstrengen bærer da en 418 kN trekkraft for frigjøring (den oppgitte arbeidsgrensen på 80 %). Bølgetoppene ligger over denne grensen, opptil 89 % av den modellerte flytegrensen (omtrent 465 kN), fortsatt under flytegrensen. Ingen slakkhendelser oppstår i de tolv realisasjonene. Det nødvendige oppsettet avhenger av tilfellet.

Sett opp langs tårnets hovedløp mot kompensatoren som bærer overtrekket ved fastkjørt rør
Enheten tar opp trekkraften for å løsne røret. Den får et nytt arbeidspunkt og fortsetter å følge sjøen.

Rørbrudd og hvorfor enden av slaglengden er viktig

Ulykken bransjen særlig frykter, er at rørstrengen ryker ved maksimalt overtrekk. Omtrent 418 kN strekk forsvinner brått, og plattformen slynges oppover: 3.2 m på omtrent ett sekund i den viste realisasjonen.

Kriterier for oppbremsing ved rørbrudd: den viste realisasjonen, det verste av tolv modellerte brudd og akseptgrensen for hvert kriterium.
Oppbremsing ved rørbruddVistVerst av 12Grense
Kontakt med endestoppingeningeningen
Treffhastighet mot endestoppikke nåddikke nådd≤ 0.5 m/s hvis nådd
Maksimal retardasjon2.1 g3.7 g5.0 g
Maksimal belastning i hovedløpet0.61 × SWL0.90 × SWL1.00 ×

Kompensatoren må dempe slutten av sin egen inntrekking. Med denne funksjonen bremses plattformen uten å treffe en hard stopp. Uten den når den samme plattformen enden av bevegelsesbanen med hastighet i den samme bølgen: en kritisk svikt i stedet for en kontrollert stopp.

I dette regneeksempelet er transienten ved rørbrudd dimensjonerende for belastningen i hovedløpet, fremfor den ordinære lasten ved oppheng. Hovedløpet blir et øyeblikk slakt når plattformen slynges opp, før det tar lasten igjen. Et annet utstyrsoppsett må kontrollere alle faser og randbetingelser mot egne lastdefinisjoner og kriterier.

Hvor går grensene for operasjonsvinduet?

De publiserte simuleringene dokumenterer den oppgitte responsen bare ved Hs 3.0 m, Tp 9.0 s for dette fartøyet, denne kursen, lastveien og grunnlaget med tolv realisasjoner. De fastsetter ingen generell regel mellom Hs-regel for slaglengde eller operasjonsgrense på 3.1–3.4 m. Et prosjektspesifikt operasjonsområde må dekke Hs, Tp, kurs og det spesifiserte spekteret, og kontrollere slaglengde, strekk og transienten ved rørbrudd for hvert beregningspunkt.

Vanlige spørsmål

Hvorfor trenger kveilerør hivkompensering?
I regneeksempelet er rørstrengen aksialt stiv og har en definert øvre grense ved flyt: 435 kN/m over 400 m og en aksial flytegrense på 522 kN. Ukompensert relativbevegelse kan derfor føre responsen utenfor det påkrevde strekkintervallet.
Hva er det tillatte strekkintervallet?
Det prosjektdefinerte intervallet mellom nedre grense for effektivt strekk og øvre grense for tillatt strekkraft i drift. Dette eksempelet bruker henholdsvis 10 kN og 418 kN. Ingen av verdiene kan brukes i et annet prosjekt uten kontroll av rørstreng, trykk, friksjon, utmatting og operasjonsgrunnlag.
Kan en passiv hivkompensator holde strekket innenfor grensene ved Hs 3 m?
Det gjorde den i dette konkrete simuleringssettet ved Hs 3.0 m, Tp 9.0 s: 93–146 kN rundt et settpunkt på 118 kN, uten slakkhendelser i tolv realisasjoner. Dette er et resultat for tilfellet, ikke en generell kapasitet for sjøtilstand.
Hva dimensjonerer hovedløpet i en kveilerøroperasjon?
Kontroller alle dimensjonerende lasttilfeller. I dette eksempelet er transienten ved rørbrudd dimensjonerende, fremfor den ordinære hengende lasten. I et annet utstyrsoppsett kan en annen fase eller randbetingelse være dimensjonerende.

Send oss data for ditt tilfelle

Rørdimensjon og stålkvalitet, vanndybde, fartøy og sjøtilstand. Vi utarbeider et regneeksempel som dette: strekkintervallet under operasjonen, tilfellet med overtrekk, oppbremsingen ved rørbrudd og simuleringssettet bak hvert tall.

Snakk med en ingeniør

Relaterte produkter

  • ANTARES: Adaptiv passiv hivkompensator
  • CONSTELLATION: Egenutviklet løftesimulering

Relatert lesning

Tilbake til Kunnskapssenter