ANTARES adaptief-passieve deiningcompensator die in de hoofdhijslijn van de modulehandlingtoren boven de moonpool hangt en het coiled-tubing-injectorplatform draagt
Kennisbank  ·  Putinterventie

Deiningcompensatie voor coiled tubing:
binnen het spanningsvenster

Riserloze coiled tubing is het kwetsbaarste dat aan een interventieschip wordt gehangen. Een 2⅜-inch string van 400 m lang vloeit bij 53 tonnes en knikt zodra deze slap komt te staan — daarom moet de string aan beide zijden binnen een spanningsvenster worden gehouden terwijl het schip erboven met elke golf beweegt.

Vloeigrens string
522 kN
Belasting bij star ophangen
1,308 kN
Met de gasveer
93–146 kN
Gebeurtenissen met slapstand
0

De string is bepalend voor de kwetsbaarheid

400 m CT-90-klasse tubing van 2⅜″ × 0.190″ heeft een axiale stijfheid van EA ≈ 174 MN. Over die lengte komt dat neer op 435 kN trekkracht per meter rek — zodat ±1.5 m ongecompenseerde relatieve beweging ±650 kN van de string vraagt, voorbij de vloeigrens van 522 kN in één golf.

Bovengrens
418 kN
80 % van de voor vermoeiing gecorrigeerde vloeigrens — de werklijn volgens de API RP 5C7-methodiek.
Ondergrens
10 kN
Positieve effectieve trekkracht: stripperwrijving plus een marge tegen drukbelasting. Daaronder knikt de string.
Subsea stack op de zeebodem bij 400 m, met de coiled-tubingstring naar het oppervlak
Het onderste uiteinde: 400 m tubing verankerd aan de subsea stack. Alles wat het schip bovenaan doet, moet worden opgenomen voordat het hier aankomt.

Wat er zonder compensatie gebeurt

Hang het injectorplatform star op bij Hs 3.0 m / Tp 9.0 s en de string ondergaat de volledige scheepsbeweging. De zee vraagt 1,308 kN van de string tegenover een vloeigrens van 522 kN en deze breekt ongeveer vijftien seconden na aanvang van de werkzaamheden. In twaalf golfrealisaties van die zeetoestand breekt de starre ophanging de string in alle gevallen, tussen 8.7 s en 32.5 s.

Licht putinterventieschip met de modulehandlingtoren boven de moonpool
De gemodelleerde situatie: een 116 m lang, licht monohull-putinterventieschip, het injectorplatform in de hoofdhijslijn van de toren en de string door de moonpool.

Het uitgewerkte voorbeeld als film — het spanningsvenster, de lostrekkracht bij vastgelopen tubing en het opvangen van de gebroken string, beeld voor beeld gerenderd vanuit de CONSTELLATION-simulatie.

Wat de compensator moet doen

Met één ANTARES 125 t / 5.5 m op de zachtste gasvulling laten dezelfde golven de trekkracht variëren van 93–146 kN rond een instelpunt van 118 kN — binnen ±3 tonnes — met nul gebeurtenissen met slapstand, terwijl de unit 4.5 m relatieve beweging opneemt.

Het mechanisme draait om stijfheid, niet om kracht: een gasveer die zo soepel is dat een meter scheepsbeweging de druk nauwelijks verandert, in serie met een string met een stijfheid van 435 kN/m. Het soepele element neemt de beweging op; de string behoudt zijn trekkracht.

ANTARES adaptief-passieve deiningcompensator in de hoofdhijslijn van de toren
Eén ANTARES 125 t / 5.5 m in de hoofdhijslijn van de toren, tussen de lier en het injectorplatform.

Vastgelopen tubing: dezelfde unit, een ander werkpunt

Wanneer de tubing vastloopt, moet de lostrekkracht toenemen zonder dat het venster opengaat. Een adaptief-passieve unit stelt het gaswerkpunt ter plaatse mechanisch opnieuw in: de string draagt vervolgens een 42.6 t lostrekkracht — de 80 % werklijn — waarbij de golfpieken 89 % van de vloeigrens bereiken, terwijl het venster behouden blijft en geen slapstand optreedt. Geen nieuw hijsgereedschap aanslaan, geen tweede unit.

Omhoogkijkend in de hoofdhijslijn van de toren naar de compensator die de lostrekkracht bij vastgelopen tubing draagt
De lostrekkracht dragen. De unit neemt een nieuw werkpunt aan en blijft de zee volgen.

De gebroken string en waarom het einde van de slag ertoe doet

Het ongeval dat de sector werkelijk vreest, is dat de string bij maximale lostrekkracht breekt. Tweeënveertig ton trekkracht verdwijnt in een oogwenk en het platform wordt omhoog geworpen — 3.2 m in ongeveer een seconde in de getoonde realisatie.

Opvangen van de gebroken stringGetoondOngunstigste van 12Limiet
Contact met een hard onderdeelgeengeen≤ 0.5 m/s
Piekvertraging2.1 g3.7 g5.0 g
Piek hoofdhijslijn0.61 × SWL0.90 × SWL1.00 ×

De compensator moet het einde van zijn eigen inslag dempen. Met die functie wordt het platform opgevangen zonder een hard onderdeel te bereiken. Zonder deze functie bereikt hetzelfde platform op dezelfde golf het einde van zijn slag met snelheid — een kritieke storing in plaats van een beheerste stop.

De hoofdhijslijn wordt op de breuk gedimensioneerd, niet op de hijslast. Deze komt kortstondig slap te staan wanneer het platform omhoog wordt geworpen en vangt de last daarna weer op. Een platform van 36 t zou op een normale dag slechts een fractie van die capaciteit nodig hebben.

Waar de grenzen van het inzetgebied liggen

De vereiste slag bedraagt voor deze configuratie ongeveer 1.6 × Hs, zodat een slag van 5.5 m de inzetbaarheidsgrens nabij Hs 3.1–3.4 m legt — daarom is Hs 3.0 m het realistische, “werkbare maar veeleisende” ontwerppunt op het NCS en daarom is doorgaans de slag, niet de statische belasting, bepalend voor de dimensionering van de unit.

Veelgestelde vragen

Waarom heeft coiled tubing überhaupt deiningcompensatie nodig?
Omdat de string tegelijk stijf en zwak is: 435 kN/m over 400 m, met vloei bij 522 kN. Ongecompenseerde scheepsbeweging van ±1.5 m vraagt ±650 kN van de string — voorbij de vloeigrens in één golf.
Wat is het spanningsvenster?
De band waarbinnen de string moet blijven: boven een ondergrens van ongeveer 10 kN, waaronder deze knikt, en onder een werkbovengrens van 418 kN — 80 % van de vloeigrens volgens de API RP 5C7-methodiek.
Kan een passieve compensator het venster bij Hs 3 m aanhouden?
In het uitgewerkte voorbeeld wel — 93–146 kN rond een instelpunt van 118 kN, geen slapstand, in elk van de twaalf golfrealisaties.
Waarop wordt de hoofdhijslijn van een CT-installatie gedimensioneerd?
Op de breuktransiënt, niet op de bedrijfshijs. De piek ligt ruim boven de hangende last en dit is de belastingssituatie waarvoor de lier moet zijn gedimensioneerd.

Stuur ons uw situatie

Afmetingen en staalsoort van de string, waterdiepte, schip en zeetoestand. Wij leveren een uitgewerkt voorbeeld zoals dit — het venster tijdens de operatie, de lostreksituatie, het opvangen van de gebroken string en de verzameling realisaties achter elk getal.

Praat met een engineer