해질녘 부유식 시추선의 문풀에서 해중으로 수직 연장된 라이저 스트링
라이저 텐셔닝

선박이 움직일 때 텐셔너는 그에 따른 라이저 상단 장력의 변화를 제한합니다.

라이저 텐셔닝

드릴링 라이저는 부유식 시추선과 해저 BOP 스택을 연결하여 시추 유체가 회수되는 유로를 제공합니다. 라이저 자체는 등급이 지정된 유정 배리어가 아니며, 이는 BOP의 역할입니다. 그러나 라이저를 올바르게 장력 유지하면 라이저와 여기에 연결된 모든 장비를 보호할 수 있습니다. 라이저의 적정 장력을 유지하는 것은 안전한 시추 작업에 필수적이며, 이를 위해서는 선박의 지속적인 히브를 보상하는 텐셔닝 시스템이 필요합니다.

라이저 장력이 중요한 이유

드릴링 라이저는 선박에서 해저까지 이어지는 대구경 강관으로, 길이가 3,000미터를 넘는 경우도 있습니다. 라이저는 승인된 운용 장력 대역 내에 있어야 합니다. 유효 장력이 낮으면 압축이나 좌굴이 발생할 수 있으며, 이것이 유정 제어에 영향을 미치는지는 라이저, BOP, 유정 배리어 구성 및 운용 상태에 따라 달라집니다.

필요 장력은 라이저의 중량, 부력, 조류 하중 및 수심에 따라 달라집니다. 필요한 상단 장력은 라이저 구성, 이수 중량, 수심, 선박 오프셋 및 운용 모드로 계산합니다. 이 장력은 선박의 지속적인 히브 운동, 즉 수초마다 선박을 수 미터씩 상하로 움직이게 할 수 있는 운동에도 불구하고 엄격한 한계 내에서 유지되어야 합니다.

장력이 너무 낮으면 라이저가 좌굴됩니다. 너무 높으면 라이저, 커넥터 또는 웰헤드에 과도한 응력이 발생할 수 있습니다. 텐셔닝 시스템 은 정의된 선박, 환경, 오프셋 및 운용 범위 전반에서 라이저 장력을 승인된 대역 내에 유지하도록 규정됩니다.

너무 낮음압축 또는 좌굴 위험, 시스템에 미치는 영향은 유정 및 배리어 상태에 따라 달라짐
대역 내승인된 운용 범위 전반에서 프로젝트가 정의한 상단 장력 범위 유지
너무 높음라이저, 커넥터 또는 웰헤드에 과도한 응력 발생

엔지니어링 목표를 한 문장으로 요약하면, 규정된 선박 운동, 오프셋 및 듀티 사이클 범위 전반에서 프로젝트가 정의한 대역을 유지하는 것입니다.

라이저 텐셔너의 작동 원리

라이저 텐셔너는 일반적으로 유압-공압 시스템 으로, 질소가 충전된 대형 어큐뮬레이터에 연결된 여러 유압 실린더로 구성됩니다. 실린더는 와이어와 시브 구성 또는 직접 작동식 램을 통해 라이저에 상향력을 가합니다.

선박이 히브로 상승하면 실린더가 늘어나고 가스가 약간 팽창하여 거의 일정한 상향력을 유지합니다. 선박이 하강하면 실린더가 수축하고 가스가 압축됩니다. 가스 체적이 크기 때문에 전체 스트로크에 걸친 압력 변화와 그에 따른 장력 변화가 작습니다.

라이저 텐셔너는 여러 실린더를 병렬로 사용할 수 있습니다. 필요한 이중화, 허용 고장 상태 및 하중 재분배는 시스템과 인증에 따라 달라지며, 여기서 단일 고장 대응 능력을 전제하지 않습니다. 규정된 스트로크에는 프로젝트의 선박 오프셋 범위도 반영됩니다.

라이저 텐셔닝의 과제

라이저 텐셔닝에는 다음과 같은 고유한 엔지니어링 과제가 있습니다:

  • 고장력, 긴 스트로크 — 필요한 상단 장력, 스트로크 및 가스 체적은 라이저, 선박 및 운용 범위에 맞춰 계산하며, 심해 운용에는 큰 힘과 긴 스트로크가 필요할 수 있습니다.
  • 연속 운용 — 라이저 텐셔너는 승인된 작업 단계 동안 연속 운용할 수 있지만, 리프트 보상 장치는 해당 리프트 순서에 맞춰 규정됩니다. 필요한 듀티 사이클, 가용성 및 유지보수 방침은 프로젝트에 따라 다릅니다.
  • 가변 요건 — 유정마다 수심이 달라지거나 라이저 조인트를 추가 또는 제거하면 필요한 장력과 스트로크가 달라집니다. 시스템은 재구성할 수 있어야 합니다.
  • 공진 — 결합된 라이저-텐셔너의 고유 진동수는 관련 파랑 가진 범위 및 운용 조건과 대조하여 확인합니다.
라이저 텐셔너와 리프트 히브 보상 장치 비교: 듀티 사이클, 스트로크, 힘, 이중화, 재구성 및 공용 하드웨어.
라이저 텐셔너리프트 히브 보상 장치
듀티 사이클승인된 작업 단계 동안의 지속 운용정의된 리프트 순서
스트로크선박 응답, 오프셋 및 라이저 구성으로 계산리프트 범위에 맞춰 계산
프로젝트 상단 장력 대역하중 사례에 따라 결정
이중화아키텍처 및 허용 고장 상태는 프로젝트에 따라 다름아키텍처 및 허용 고장 상태는 프로젝트에 따라 다름
재구성유정별 — 수심 및 라이저 조인트 변경리프트 사례별
하드웨어동일한 유압-공압 계열: 실린더 + 질소 가스 스프링 + 감쇠

Norwegian Dynamics의 라이저 텐셔닝 솔루션

승인된 비상 대응 사례에서 주 시스템에 유지보수가 필요하거나 사용할 수 없는 경우, 백업 라이저 텐셔너 는 주 시스템이 복구되는 동안 정의된 임시 텐셔닝 운용을 지원할 수 있습니다. 현재 개발 중인 당사의 백업 라이저 텐셔너 SIRIUS는 프로젝트별 통합 및 승인 후 신속 배치 비상 대응 운용에 사용하는 것을 목표로 합니다.

운용 중 조정이 필요한 용도에서는 ANTARES의 자동 가스 스프링 제어를 텐셔닝 운용에 적용하여 조건과 요건이 변해도 설정된 장력 대역을 유지할 수 있습니다. 또한 ANTARES의 피스톤 로드 잠금 기능은 텐셔닝이 필요하지 않을 때 안전한 유지 기능을 제공합니다.

적합한 라이저 텐셔닝 솔루션은 선박, 수심, 라이저 구성 및 운용 요건에 따라 선택합니다. Norwegian Dynamics는 텐셔너 사양 수립을 위한 엔지니어링 지원을 제공하며 가장 적합한 솔루션을 자문할 수 있습니다. 개요는 당사의 보상 장치 선정 가이드 를 참조하십시오.

백업 및 워크오버 운용

백업 라이저 텐셔닝주 시스템이 정지하거나 유지보수 중일 때의 비상 및 백업 텐셔닝: 라이저를 양의 장력 상태로 유지하고, 백업 사례가 승인된 경우 지속 운용 지원
워크오버 보상워크오버 및 개입 작업의 주행 스트로크 전반에 걸친 제어 보상으로, 선박이 움직일 때 스트링 및 웰헤드 하중을 해당 범위 내에 유지
유압-공압 대역질소 어큐뮬레이터에 대항하여 작동하는 유압 실린더가 히브를 수동으로 흡수하고 장력을 정의된 대역 내에 유지합니다. 핵심 기능에는 외부 동력이 필요하지 않습니다

개발 중인 당사의 백업 라이저 텐셔너 SIRIUS는 이 운용을 목적으로 합니다. 계약에서 지정한 표준 판본과 시스템 통합 요건을 포함한 프로젝트 설계 기준은 설치별로 수립해야 합니다. 폐루프 설정값 추종은 별도의 능동 제어 사례이며, 배터리 구동 능동 시스템인 VEGA도 개발 중입니다.

라이저 텐셔닝 자주 묻는 질문

라이저 텐셔너는 어떤 역할을 합니까?
선박이 히브할 때 드릴링 라이저에 거의 일정한 상향 장력을 유지합니다. 대형 질소 어큐뮬레이터에 연결된 유압-공압 실린더가 선박과 함께 늘어나고 수축하며, 큰 가스 체적이 스트로크 전반의 장력 변화를 작게 유지합니다.
라이저 장력을 대역 내에 유지해야 하는 이유는 무엇입니까?
유효 장력이 낮으면 압축이나 좌굴이 발생할 수 있으며, 이것이 유정 제어에 영향을 미치는지는 라이저, BOP, 유정 배리어 구성 및 운용 상태에 따라 달라집니다. 과도한 장력은 라이저, 커넥터 또는 웰헤드에 과도한 응력을 유발할 수 있습니다. 승인된 프로젝트 대역 및 범위를 준수해야 합니다.
드릴링 라이저에는 어느 정도의 장력이 필요합니까?
라이저 구성, 수중 중량 및 부력, 이수 중량, 조류, 선박 오프셋, 수심 및 운용 모드를 기준으로 계산합니다. 일반적인 톤수 범위는 설계 입력값이 아닙니다.
라이저 텐셔너와 리프트 히브 보상 장치의 차이점은 무엇입니까?
라이저 텐셔너는 지속적인 텐셔닝 운용과 정의된 라이저/선박 범위에 맞춰 규정되며, 리프트 보상 장치는 리프트 순서에 맞춰 규정됩니다. 스트로크, 실린더 수, 이중화 및 유지보수 방침은 프로젝트에 따라 다릅니다. 둘 다 유압-공압 하드웨어를 사용할 수 있습니다.
Norwegian Dynamics는 텐셔닝용으로 무엇을 제공합니까?
ANTARES 는 프로젝트별 검증 후 일부 텐셔닝 운용에 맞게 설계할 수 있습니다. 전용 백업 라이저 텐셔너 SIRIUS는 개발 중이며, 적합성과 승인은 설치별로 확정합니다.
장력 변동은 어떤 고장 모드를 유발할 수 있습니까?
시스템과 운용 상태에 따라 점검 항목에는 라인, 커넥터 및 구조물의 피로 , 유효 장력이 너무 낮을 때의 좌굴 , 이완 후의 스냅 하중 , 그리고 씰 또는 인터페이스 하중이 포함될 수 있습니다. 프로젝트 고장 모드 평가를 통해 신뢰할 수 있고 지배적인 항목을 결정합니다.
텐셔너와 히브 보상 장치가 동일한 하드웨어를 사용하는 이유는 무엇입니까?
둘 다 유연한 질소 가스 스프링을 필요로 하지만 평가 기준은 서로 연관되어 있습니다. 리프트 보상 장치는 페이로드 운동과 하중 변동이 얼마나 적게 전달되는지로 평가하고, 텐셔너는 스트로크 전반에서 상단 장력을 얼마나 일정하게 유지하는지로 평가합니다. 동일한 유압-공압 계열이며, 동일한 유연 스프링 엔지니어링에 두 가지 합격 기준을 적용합니다.
직접 작동식 텐셔너와 간접식 텐셔너 중 어느 방식입니까?
직접 작동식 실린더는 라인에 직접 장력을 가하고, 간접식 시스템은 와이어와 시브 구성을 통해 작동합니다. 총장력 또는 이중화 요건에 따라 여러 실린더를 병렬로 운용합니다.

라이저 시스템의 텐셔너 운용 사양을 수립하고 계십니까?

라이저 텐셔닝 시스템은 당사의 PHC와 동일한 하드웨어 계열을 사용합니다. 라이저 사례를 보내주시면 장치의 범위를 정해 드립니다.

관련 제품

  • SIRIUS — 백업 라이저 텐셔너, 개발 중
  • ANTARES — 적응형 수동 히브 보상 장치
  • CONSTELLATION — 리프트 시뮬레이션 및 스크리닝

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