ライザー張力調整

掘削ライザーは船体から海底まで延びる大径鋼管で、ときには3,000 metresを超える長さになります。座屈を防ぐため、ライザーは常に正の張力に維持する必要があります。座屈は、洋上掘削で最も重大な危険の一つである坑井制御の喪失につながるおそれがあります。

必要な張力は、ライザーの重量、浮力、潮流荷重および水深によって決まります。一般的な上端張力は100から1,000 tonnes超です。この張力は、船体の連続的なヒーブ運動にもかかわらず、厳しい許容範囲内に維持しなければなりません。これは船体を数秒ごとに数メートル上下動させる可能性があります。

張力が低すぎるとライザーは座屈します。高すぎると、ライザー、コネクターまたは坑口に過大な応力が生じる可能性があります。張力調整システムは、あらゆる海象条件でライザー張力をこの狭い運転範囲内に保たなければなりません。

ライザーテンショナーは一般に、油空圧システムであり、大型の窒素充填アキュムレータに接続された複数の油圧シリンダーで構成されます。シリンダーは、ワイヤおよびシーブの組合せ、または直動ラムを介してライザーに上向きの力を加えます。

船体が上方へヒーブすると、シリンダーは伸長し、ガスがわずかに膨張して、ほぼ一定の上向き力を維持します。船体が下降すると、シリンダーは収縮し、ガスは圧縮されます。大きなガス容積により、全ストロークにわたる圧力変化、ひいては張力変化を小さく抑えます。

最新のライザーテンショナーシステムには、冗長性が組み込まれています。複数のシリンダーが並列に作動するため、単一ユニットの故障がライザーの健全性を損なうことはありません。また、システムはストロークを使い切ることなく、船体の緩やかな漂流（サージ／スウェイ）にも対応する必要があります。

ライザー張力調整には、固有の工学的課題がいくつかあります。

• 高張力・長ストローク — 高張力（数百 tonnes）と長ストローク（深海作業船では最大15 metres）の組合せには、非常に大きなガス容積と堅牢な油圧部品が必要です。
• 連続運転 — 単一の揚重に使用するヒーブ補償装置とは異なり、ライザーテンショナーは掘削キャンペーン中、数週間または数か月にわたり連続運転します。信頼性と保守性が最重要です。
• 変動する要件 — 坑井間で水深が変化したり、ライザージョイントが追加・取り外しされたりすると、必要な張力とストロークも変化します。システムは再構成可能でなければなりません。
• 共振 — 結合されたライザー・テンショナーシステムには固有振動数があり、支配的な波周期から十分に離す必要があります。

非常時の張力調整、すなわち主システムが保守中またはキャンペーン途中で故障した場合には、コンパクトなバックアップライザーテンショナーが主システムの復旧中もライザーの健全性を維持します。開発中の当社バックアップライザーテンショナーSIRIUSは、まさにこの迅速展開の用途向けに設計されています。

アダプティブな性能が必要な用途では、ANTARESシステムのガスばね自動調整を張力調整用途に適用でき、条件や要件の変化に応じて最適な張力精度を維持します。ANTARESのピストンロッドロック機能は、張力調整が不要なときに確実な保持機能も提供します。

適切なライザー張力調整ソリューションの選定は、船体、水深、ライザー構成および運用要件によって決まります。Norwegian Dynamicsはテンショナー仕様に関するエンジニアリング支援を提供し、最適なソリューションについて助言します。概要は、補償装置選定ガイドをご覧ください。