Et flytende borefartøy i skumringen med stigerørstrengen vertikalt fra moonpoolen og ned i sjøen
Stigerørstramming

Fartøyet beveger seg; strammeren begrenser den resulterende endringen i stigerørets toppstrekk.

Stigerørstramming

Av Tord Martinsen & Peter Wang · · Gjennomgått · 7 min lesetid

Borestigerør forbinder det flytende borefartøyet med BOP-stakken på havbunnen og fungerer som returkanal for borevæske. Selve stigerøret er ikke en klassifisert brønnbarriere, det er oppgaven til BOP, men riktig stramming beskytter stigerøret og alt som er koblet til det. Tilstrekkelig strekkraft i stigerøret er avgjørende for sikker boreoperasjon, og det krever et strammesystem som kompenserer for fartøyets kontinuerlige hiv.

Hvorfor stigerørstrekk er kritisk

Et borestigerør er et stålrør med stor diameter som går fra fartøyet til havbunnen, noen ganger over 3,000 meter. Stigerøret må holde seg innenfor det godkjente driftsområdet for strekkraft. Lav effektiv strekkraft kan føre til trykkbelastning eller knekking; om dette kan påvirke brønnkontrollen, avhenger av stigerøret, BOP, brønnbarriereoppsettet og driftstilstanden.

Nødvendig strekkraft avhenger av stigerørets vekt, oppdrift, strømlast og vanndybde. Nødvendig toppstrekk beregnes ut fra stigerørskonfigurasjon, slamvekt, vanndybde, fartøyforskyvning og driftsmodus. Denne strekkraften må holdes innenfor snevre grenser til tross for fartøyets kontinuerlige hivbevegelse, som kan få fartøyet til å bevege seg flere meter opp og ned med få sekunders mellomrom.

Hvis strekkraften blir for lav, knekker stigerøret. Hvis den blir for høy, kan stigerøret, koblingene eller brønnhodet overbelastes. strammesystemet spesifiseres for å holde stigerørstrekket innenfor det godkjente området i hele det definerte området for fartøy, miljø, forskyvning og drift.

FOR LAVTRisiko for trykkbelastning eller knekking; systemkonsekvensene avhenger av brønn- og barrieretilstanden
INNENFOR OMRÅDETProsjektdefinert toppstrekkområde opprettholdes i hele det godkjente operasjonsområdet
FOR HØYTStigerør, koblinger eller brønnhode overbelastes

Det tekniske målet i én setning: Oppretthold det prosjektdefinerte området innenfor det spesifiserte området for fartøybevegelse, forskyvning og driftssyklus.

Slik fungerer stigerørstrammere

Stigerørstrammere er vanligvis hydropneumatiske systemer som består av flere hydrauliske sylindere koblet til store nitrogenfylte akkumulatorer. Sylindrene påfører stigerøret en oppadrettet kraft gjennom et wire- og skivearrangement eller direktevirkende sylindere.

Når fartøyet hiver opp, forlenges sylindrene og gassen ekspanderer noe, slik at en tilnærmet konstant oppadrettet kraft opprettholdes. Når fartøyet synker, trekkes sylindrene inn og gassen komprimeres. Det store gassvolumet sikrer at trykkendringen, og dermed endringen i strekkraft, er liten over hele slaglengden.

En stigerørstrammer kan bruke flere sylindere parallelt. Nødvendig redundans, tillatt feiltilstand og lastomfordeling er system- og sertifiseringsspesifikke; kapasitet ved enkeltfeil forutsettes ikke her. Den spesifiserte slaglengden tar også hensyn til prosjektets område for fartøyforskyvning.

Utfordringer ved stigerørstramming

Stigerørstramming medfører flere særegne tekniske utfordringer:

  • Høy strekkraft, lang slaglengde — Nødvendig toppstrekk, slaglengde og gassvolum beregnes for stigerøret, fartøyet og operasjonsområdet; drift på dypt vann kan kreve høy kraft og lang slaglengde.
  • Kontinuerlig drift — Stigerørstrammere kan være i kontinuerlig drift gjennom godkjente kampanjefaser, mens en løftekompensator spesifiseres for løftesekvensen. Nødvendig driftssyklus, tilgjengelighet og vedlikeholdsfilosofi er prosjektspesifikke.
  • Variable krav — Når vanndybden varierer mellom brønner, eller når stigerørseksjoner legges til eller fjernes, endres nødvendig strekkraft og slaglengde. Systemet må kunne rekonfigureres.
  • Resonans — Egenfrekvensene til det koblede stigerør-strammer-systemet kontrolleres mot det relevante bølgeeksitasjonsområdet og driftsforholdene.
Stigerørstrammer sammenlignet med løftehivkompensator: driftssyklus, slaglengde, kraft, redundans, rekonfigurering og felles maskinvare.
StigerørstrammerLøftehivkompensator
DriftssyklusKontinuerlig drift gjennom godkjente kampanjefaserDefinert løftesekvens
SlaglengdeBeregnet ut fra fartøyrespons, forskyvning og stigerørsoppsettBeregnet for løfteområdet
KraftProsjektets toppstrekkområdeAvhengig av lasttilfelle
RedundansArkitektur og tillatt feiltilstand er prosjektspesifikkeArkitektur og tillatt feiltilstand er prosjektspesifikke
RekonfigureringFor hver brønn — dybde og stigerørseksjoner endresFor hvert løftetilfelle
MaskinvareSamme hydropneumatiske familie: sylindere + nitrogengassfjærer + demping

Norwegian Dynamics-løsninger for stigerørstramming

For et godkjent beredskapstilfelle, når et primærsystem trenger vedlikehold eller ikke er tilgjengelig, kan en reservestigerørstrammer støtte den definerte midlertidige strammedriften mens primærsystemet gjenopprettes. SIRIUS, vår reservestigerørstrammer som er under utvikling, er beregnet for beredskapsdrift med rask utplassering etter prosjektspesifikk integrasjon og godkjenning.

For bruksområder som krever justering under drift, kan ANTARES’ automatiske gassfjærstyring brukes til strammedrift og opprettholde det konfigurerte strekkområdet når forhold og krav endres. Låsefunksjonen for stempelstangen i ANTARES gir også sikker fastholding når stramming ikke er nødvendig.

Valg av riktig løsning for stigerørstramming avhenger av fartøyet, vanndybden, stigerørskonfigurasjonen og driftskravene. Norwegian Dynamics tilbyr teknisk støtte ved spesifikasjon av strammere og kan gi råd om den best egnede løsningen, se vår veiledning for valg av kompensator for en oversikt.

Reserve- og overhalingsdrift

Reservestramming av stigerørNød- og reservestramming når primærsystemet er ute av drift eller under vedlikehold, slik at stigerøret holdes med positiv strekkraft og fortsatt drift støttes der reservetilfellet er godkjent
OverhalingskompenseringKontrollert kompensering over arbeidsslaglengden ved overhaling og intervensjon, slik at lastene i strengen og brønnhodet holdes innenfor sine områder når fartøyet beveger seg
Hydropneumatisk områdeHydrauliske sylindere som arbeider mot nitrogenakkumulatorer, absorberer hiv passivt og holder strekkraften innenfor et definert område, uten ekstern krafttilførsel til kjernefunksjonen

SIRIUS, vår reservestigerørstrammer under utvikling, er beregnet for denne driften. Prosjektets designgrunnlag, inkludert standardutgavene angitt i kontrakten og kravene til systemintegrasjon, må fastsettes for hver installasjon. Regulering av settpunkt i lukket sløyfe er et separat tilfelle med aktiv styring; VEGA, vårt batteridrevne aktive system, er også under utvikling.

Stigerørstramming — ofte stilte spørsmål

Hva gjør en stigerørstrammer?
Holder borestigerøret under tilnærmet konstant oppadrettet strekkraft mens fartøyet hiver: Hydropneumatiske sylindere på store nitrogenakkumulatorer forlenges og trekkes inn med fartøyet, og det store gassvolumet holder endringen i strekkraft liten over slaglengden.
Hvorfor må stigerørstrekket holdes innenfor et område?
Lav effektiv strekkraft kan føre til trykkbelastning eller knekking; om dette påvirker brønnkontrollen, avhenger av stigerøret, BOP, brønnbarriereoppsettet og driftstilstanden. For høy strekkraft kan overbelaste stigerøret, koblingene eller brønnhodet. Det godkjente prosjektområdet og operasjonsområdet er styrende.
Hvor stor strekkraft trenger et borestigerør?
Den beregnes for stigerørskonfigurasjonen, neddykket vekt og oppdrift, slamvekt, strøm, fartøyforskyvning, vanndybde og driftsmodus. Et generisk tonnasjeområde er ikke en dimensjonerende inngangsverdi.
Hvordan skiller stigerørstrammere seg fra løftehivkompensatorer?
En stigerørstrammer spesifiseres for kontinuerlig strammedrift og et definert område for stigerør og fartøy; en løftekompensator spesifiseres for en løftesekvens. Slaglengde, antall sylindere, redundans og vedlikeholdsfilosofi er prosjektspesifikke. Begge kan bruke hydropneumatisk maskinvare.
Hva tilbyr Norwegian Dynamics for stramming?
ANTARES kan konstrueres for utvalgte strammeoppgaver etter prosjektspesifikk verifikasjon. En egen reservestigerørstrammer, SIRIUS, er under utvikling; egnethet og godkjenning fastsettes for hver installasjon.
Hvilke feilmekanismer kan varierende strekkraft utløse?
Avhengig av systemet og driftstilstanden kan kontrollene omfatte utmattingsbrudd i rør, koblinger og konstruksjon; knekking når den effektive strekkraften er for lav; rykkbelastning etter slakk; og tetnings- eller grensesnittlaster. Prosjektets feilmodusanalyse avgjør hvilke som er sannsynlige og dimensjonerende.
Hvorfor bruker strammere og hivkompensatorer samme maskinvare?
Begge trenger en myk nitrogengassfjær av beslektede årsaker: En løftekompensator vurderes etter hvor lite nyttelastbevegelse og lastvariasjon som overføres, en strammer etter hvor konstant toppstrekket holdes over slaglengden. Samme hydropneumatiske familie, to akseptkriterier for den samme tekniske løsningen med myk fjær.
Direktevirkende eller indirekte strammere?
Direktevirkende sylindere strammer selve røret; indirekte systemer virker gjennom et wire- og skivearrangement. Flere sylindere går parallelt når total strekkraft eller redundans krever det.

Skal strammerdrift spesifiseres for et stigerørsystem?

Systemer for stigerørstramming bruker samme maskinvarefamilie som våre PHC-er. Send oss stigerørstilfellet, så definerer vi omfanget for enheten.

Send oss løftetilfellet

Relaterte artikler

← Tilbake til kunnskapssenteret

Relaterte produkter

  • SIRIUS — Reservestigerørstrammer under utvikling
  • ANTARES — Adaptiv passiv hivkompensator
  • CONSTELLATION — Løftesimulering og screening

Relatert lesning