heave kompenserings system polar pioneer

HOVEDPROSJEKT

SOTS - 2010

Heave kompenserings system - Polar Pioneer Av Michael Tjelle

SOTS 2010 HOVEDPROSJEKT KOMPENSERINGS SYSTEM TFNP6 ___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Side 2 av 20

Forord:

Dette prosjektet har som mlsetting forklare kompensering og strekksystemet

p Polar Pioneer (PPI). Det finnes mange komponenter i et hiv kompenserings

system p en rigg: Stigerrskompensator(riser- tensioner), Teleskopledd (slipp

joint), Ledewire kompensator (guide line tensioners og pod tensioners),

Kronblokkompensator - aktiv og passiv (Drill string compensator). Vi vil i

hovedsak ta for oss passiv kronblokkompensator, selv om vi nevner andre

komponenter.

Begge deltagerne har i prosjektets gang hatt arbeidsperioder ombord p Polar

Pioneer (en assistent borer og en operasjonsplanlegger), hvor grundigere studier

av utstyret og dets virkemter er blitt utfrt. Vi har ogs hatt samtaler med vre

respektive undervanns ingenirer, Arne Kulsli og Jran Pedersen, ombord p

Polar Pioneer for fordypende forklaring av vedlikehold og virkemter. Vi planla

et mte med Aker Solution MH for fordypende informasjon om systemet

ombord p Polar Pioneer og om fremtidens systemer. Dette har ikke lykkes da

AS ikke vil utgi slik informasjon. Ved videre foresprsel om Polar Pioneer ble

vi henvist til riggens personale og brukermanual.

Vi har begge observert systemet i operasjon ved ulike anledninger som:

1) Boring 2) Lande/trekke Sikkerhets ventil (blow out preventer) 3) Lande/trekke XT (juletre) 4) Trippe forbi BOP, Brnnhode, tie-back ++ 5) Kjring av foringsrr

Vi har i lpet av prosjektet ftt en bred forstelse av kompenserings-

strekksystemet i sin helhet, noe vi hper at vi klarer formidle i prosjektet.


___________________________________________________________________________

Side 3 av 20

Innholdsfortegnelse: Forord: ........................................................................................................................................ 2

Innholdsfortegnelse: ................................................................................................................... 3

Historikk ..................................................................................................................................... 4

Bevegelseskompensator for borestrengen (BKB): ................................................................. 5

Prinsippet bak BKB ............................................................................................................ 5

Hvordan virker BKB generelt ............................................................................................ 5

Lpeblokk kompensator ..................................................................................................... 6

Angle Kronblokk kompensator (KBK): ......................................................................... 7 Oppbygning av kompenserings- strekk systemet p PPI ........................................................... 8

Generelt om kompenserings- strekk systemet ........................................................................ 8

Kompenserings enhet ......................................................................................................... 9

Plunger sylinder .................................................................................................................. 9

Isolasjons ventil .................................................................................................................. 9

Vske/gass stempel akkumulator .................................................................................... 10

Pilot akkumulator ............................................................................................................. 10

Stt avlastings sylindere i topp......................................................................................... 10

Rokker armer .................................................................................................................... 10

Trykkluft Flaskebanker .................................................................................................... 12

Hytrykk luft kompressor enhet ....................................................................................... 12

Hydraulikk pumpe & Kontroll enhet (HPK) .................................................................... 12

Ventil Kontroll Boks ........................................................................................................ 13

Hytrykks luftrr & hovedventil ...................................................................................... 13

Virkemte og overvking av kompensator enheten ................................................................. 14

Praktisk bruk ............................................................................................................................ 15

Oppstarts prosedyre .............................................................................................................. 15

Bruk av KBK ........................................................................................................................ 16

Bestemme kompensator trykk .............................................................................................. 17

Starte boreoperasjon ............................................................................................................. 18

Starte boreoperasjon ............................................................................................................. 18

Startprosedyre: ................................................................................................................. 18

Sette p nye borerr .............................................................................................................. 18

Lande BOP / kjre forings rr .............................................................................................. 18

Tekniske fakta (Polar Pioneer) ................................................................................................. 19

Kompensator .................................................................................................................... 19

Isolasjonsventil ................................................................................................................. 19

Kronblokken ..................................................................................................................... 19

Rokker arm ....................................................................................................................... 19

Sttdemper i toppen av boretrnet ................................................................................... 19

Arbeidsflasker og reserveflasker (disse er like) ............................................................... 19

Hytrykks luftkompressor ................................................................................................ 19

Hydraulikkpumpe ............................................................................................................. 19

Vedlikehold .............................................................................................................................. 20

Forbedrings potensial ............................................................................................................... 20

Avsluttende kommentar (Michael Tjelle) ................................................................................ 20

Kilder ................................................................................................................................ 20

Veiledere: ......................................................................................................................... 20

Vedlegg: Vedlikeholds rutiner for kronblokk kompensator.


___________________________________________________________________________

Side 4 av 20

Historikk

Da boring etter olje tok steget

ut i havet, nsket man beholde

prinsippene for boring p land.

P plattformer og nedsenkbare

rigger er dette ikke noe

problem. Dette er installasjoner

som er fastmontert p

havbunnen og som ikke blir

pvirket av elementene rundt

seg som tidevann, vind og

blger. Men ved bruk av

boreskip og halvt nedsenkbare

rigger var en av utfordringene

hvordan man kunne f bukt med

hiv, stampe og rulle

bevegelsene, tidevann, vind og

blger forrsaket.

Man mtte lage et system som

holdt utstyr i ro nede i hullet

selv om riggen beveget seg, og

det stilles flgende krav:

- Marint stigerr, pod liner og ledewire skal holdes i

konstant strekk.

- Borekronen m kunne holde konstant trykk mot formasjonen uavhengig av bevegelses forskjeller mellom den flytende installasjonen og

havbunnen.

Til dette er det flere del systemer. For marint stigerr, pod liner og ledewire

bruker vi Stigerrskompensator, Teleskopledd, Ledewire kompensator, men

mest avgjrende for boringen sin del er bevegelseskompensator for borestrengen

(drill string compensator, DSC).

DSC har blitt laget av flere ulike produsenter, med ulike virkemter, men

prinsippet er felles for alle, det skal eliminere opp- og nedadgende bevegelse i

forhold til havbunnen. Hensikten med alle DSCer er opprettholde et konstant trykk fra borekronen mot formasjonen. Det som mest brukte tidligere var

lpeblokk kompensator. Den var montert mellom lpeblokk og krok. I senere tid

har man funnet ut at kronblokkompensatorer (KBK) har strre bruksomrde og

bedre effektivitet.

Figur 1 Oversikt bilde - kompensering


___________________________________________________________________________

Side 5 av 20

Bevegelseskompensator for borestrengen (BKB):

Prinsippet bak BKB

Selv blant fagfolk er det masse usikkerhet rundt funksjonen av kompensatorene.

Dette det vre seg for borestreng, ledewire eller annet utstyr. Vi vil her prve

forklare kompensatorer generelt p en enkel mte.

Tenk deg en vektskl. P den ene siden, side A, er det en

vekt p 10 kilo. Om du plasserer hnden din under

vektskl A, og lfter, m du bruke nok kraft for lfte 10

kilo fr den gr oppover.

Legg n 5kilo p vektskl B. Om du n prver lfte A

trenger du bare bruke nok kraft

til lfte 5 kilo fr A, med 10

kilo p, gr oppover.

Om du legger p 9,9kilo p B

kan du lfte de 10 kiloene p A med lillefingeren.

Dette kalles motvekts prinsippet. Og dette er

grunnlaget for alle kompensatorene. I kompensatorene

er vektstangen byttet ut med sylinder, og sklene er

byttet ut med trykkluft og vekten i strengen.

Hvordan virker BKB generelt

En flytende installasjonen har et visst hiv (heave), det vil si en loddrett opp- og

nedadgende bevegelse i forhold til havbunnen.

En BKB er en spesiell type hiv kompensator, som monteres mellom rigg

struktur og borestreng for eliminere forholdet mellom hivet p riggen og

borestrengen i forhold til havbunn. Dvs nr riggen beveger seg opp p grunn av

en blge skal ikke borestrengen pvirkes i forhold til havbunn.

Det er hydraulikk/pneumatikk sylindere som srger for ta opp endringene i

avstand fra havbunn. Siden kompensatorer fungerer som en

hydraulikk/pneumatikk fjr, vil det alltid vre en kraft/avstand ratio. Man har

alltid hyere kraft i bunn p statiske sylindere enn i toppen, dette kan teoretisk

elimineres med et uendelig stort gass/luft volum.

Figur 2 Vektskl prinsipp

Figur 3 Kompensator forklart


___________________________________________________________________________

Side 6 av 20

En BKB kan kompensere:

- En av endene p vaieren som gr over kron blokken og

lpeblokken.

- Lpeblokken - Kronblokken

Tidligere brukte de fleste rigger en

lpeblokk kompensator. Dette er en

kompensator som er montert mellom

lpeblokken og lasten

(kroken/borestrengen). I dag bygges de

fleste med en toppmontert BKB, skalt

kronblokk kompensator.

Lpeblokk kompensator

Nr installasjonen lftes opp, vil stemplene i

kompensatorsylinderne komprimere luften under og

kroken bevege seg nedover i forhold til boredekket.

Bevegelsen blir da slik at avstanden fra kroken til

bunnen i borehullet er konstant, og kraftpvirkning

av borekronen mot bunnen blir da ogs konstant.

Nedadgende stempel i sylinderen fortrenger luften

ut til arbeidstrykksreservoar. Volumet av den lufta

som presses ut, vil fre til en viss trykkkning i et

lukket system. Man m derfor anvende et

arbeidstrykksreservoar som er stort nok til at

variasjonene i trykk blir minimale. Dette krever

slanger/rr koblet til en flaskebank p dekk.

Figur 4 Kompensert - Ikke Kompensert

Figur 5 Lpeblokk kompensator


___________________________________________________________________________

Side 7 av 20

Angle Kronblokk kompensator (KBK):

Ettersom PPI har en Angle-KBK vil vi hovedsaklig dekke denne typen. Hovedforskjellen p en Angle og en feks. Shaffer er hvordan sylindrene er

montert.

En KBK er montert i boretrnet. Dette gir mange fordeler i forhold til lpeblokk

kompensatoren.

Den hydraulisk/pneumatiske delen av systemet bestr i hovedsak av to plunger

sylindere med sttdemper p bunnsiden. Begge sylindrene er hydraulisk koblet

til en stempel-akkumulator som skiller mellom hydraulikken i sylinder delen og

pneumatikken i luftflaskebanken.

Mellom plunger sylindrene og stempel akkumulatorene er det montert en

spesiell isolasjons ventil, laget av Rexroth/Hydraudyne. Denne kan isolere

plunger sylinderen fra akkumulatoren ved hjelp av et pneumatisk signal fra

borer. Dette kan lse KBK i alle nskelige posisjoner, og fungerer ogs som en

sikkerhets ventil. Om plunger sylinderen akselererer for fort, noe som indikerer

rr, kabel eller slange brudd, vil isolasjons ventilen raskt stenge ved hjelp av en

liten innebygd akkumulator. Dette for unng at kronblokka skyter i vret.

Figur 6 Kompensator system - forenklet skisse.


___________________________________________________________________________

Side 8 av 20

Det var tidlig hevdet at en KBK ville redusere fri tonnasje p riggen, men

praksis viser at et lavere vannbord, lettere dolly ramme osv eliminerer

forskjellen mellom tonnasjen p en lpeblokk kompensator og en KBK.

Noen fordeler ved KBK:

- Gunstige lasteegenskaper og bruk av mindre gass volum. - Besparing i energiforbruk. - Mindre slitasje p utstyr grunnet lavere krokvekt (tonnmiles) - Ingen slanger i boretrnet til lpeblokken. - Mer plass i boretrnet. - Mulighet for lse hydraulikken i alle posisjoner, justere slaglengde p

plunger sylindere.

- Kan utfre vedlikehold under tripping. - Minimalt med nedetid grunnet enkel tilkomst og enkel design. - Nr systemet er trykklst er ingen av delene i bevegelse siden

kronblokken hviler p vannbordet. Det gir mulighet for vedlikehold og

rutinesjekker.

Oppbygning av kompenserings- strekk systemet p PPI

Generelt om kompenserings- strekk systemet

Kronblokk kompensatoren ombord p Polar Pioneer, Angle, er et top montert kompenserings system konstruert av Hydraudyne B.V og Maritim Hydraulics

A/S i samarbeid med Francais ou Petrole instituttet og Ocean Science and

Engineering inc.

Angle bruker to skr stilte sylindere. Ved bruke to skr stilte sylindere vil man gjre sylindrene mindre effektive jo lavere vinkelen mellom sylindrene og

horisontalplanet man har. P denne mten vil last variasjonen, til Angle, over hele slag lengden til sylinderen vre mye lavere enn andre typer kompensatorer,

med vertikale sylindere, med samme gass volum.

Et passivt kompenserings system, slik som p PPI, krever kontakt med bunn for

ha virkning ( sette av vekt). S lenge lasten henger fritt vil det heller ikke

vre noe behov for kompensere bevegelse. Lftekraften til kompensatoren p

PPI er 1,64tonn pr bar. P fri krok er vekten av utstyret p PPI (lpeblokk,

kronblokk, stempel, vaier, dollyramme) ca 61 tonn, s vi trenger 37,5bar trykk i

arbeids trykkluft flaskebanken for lfte kronblokken av vannbordet.

Oppgende bevegelse av installasjonen vil drive vske tilbake fra plunger

sylinder til stempel akkumulatoren via isolasjons ventilen. Dette vil i sin tur

komprimere luften i trykkluft arbeids flaskebanken. Jo strre volum man har

tilgjenglig jo glattere vil bevegelsen til plunger sylinderen vre. Det krever

lenger tid for fylle ett svmmebasseng med 10cm vskesyle enn ett badekar.

Det samme gjelder luft volumet i flaskebanken. Jo flere flasker man har jo strre

er total arealet.


___________________________________________________________________________

Side 9 av 20

Hele systemet styres primrt fra cyberbase (borer sin stol). Vedlikeholdet av

systemet er underlagt undervanns ingeniren. Til dette har han fastsatte daglige,

ukentlige, mnedlige og rlige sjekk/vedlikeholds rutiner. Dette er meget viktig

for unng feil, skader eller mangler p systemet. Dette er ogs for

opprettholde sikkerheten og forhindre lekkasje og utslipp.

Kompenserings enhet

Kompenserings enheten bestr av:

- Plunger sylinder m/sttdemper i bunn - Isolasjons ventil - Vske/gass stempel akkumulator

Alle disse delene er satt sammen til en enhet. Det er

to slike enheter i boretrnet, en forut og en akterut.

Disse arbeider uavhengig av hverandre. For at disse

skal holde kronblokken i lik posisjon er det viktig at

de er kalibrert likt og har like mye vske.

Hele kompenserings enheten er forbundet med

trykkluft arbeids flaskebanken som str p dekk.

Plunger sylinder

Plunger sylinder er utstyrt med gelenk koblinger i toppen og i bunn for fri rotasjons bevegelighet.

Stempelet er hult for spare vekt. Sylinderen er

utstyrt med en sentrerer for korrekt styring av

stempelet.

Plunger sylinderen her installert sttdemper i bunn,

som kan trykksettes via en nlventil etter nske.

Plunger sylinderen er koblet til vske/gass stempel

akkumulatoren via isolasjons ventilen.

Isolasjons ventil

Isolasjons ventilen er pneumatisk styrt for utfre to funksjoner:

1) Isolere plunger sylinderen for forhindre at den beveger seg (ved et manuelt gitt signal), for eksempel nr man skal sette p et nytt stand under boring.

2) Forhindre skade p personell og utstyr ved en eventuell feil i systemet (lekkasje, vaier brudd, feil med borestreng). I dette tilfellet vil ventilen lukkes meget raskt.

Isolasjons ventilen er utstyrt med et filter for forsikre at det interne hydraulikk systemet

arbeider med ren vske. Dette filteret kan isoleres fra vsken i sylinderen ved lukke de

tilhrende innebygde ventilene, dette for forhindre at man blr ned nivet i sylinderen

En fare her er om disse blir glemt i stengt posisjon vil det ikke hindre plunger sylinderen fra

stenges, men sikkerhets funksjonen som stenger ventilen raskt vil vre ute av funksjon.

Figur 7 Oversikts tegning fra kronen


___________________________________________________________________________

Side 10 av 20

Vske/gass stempel akkumulator

Vske/gass stempel akkumulatoren har et flytende stempel (lav friksjons pakning) som skiller

mellom vske forbundet med plunger sylinderen og trykk forbundet med trykkluft arbeids

flaskebanken. Det er montert en drensventil i topp for drenere ut vske som mtte svette forbi stempelet. Denne m vre stengt i normal drift.

Viktig huske:

VSKE KAN IKKE KOMPRIMERES!

LUFT KAN KOMPRIMERES!

Pilot akkumulator

Det er to pilot akkumulator flasker, en til hver isolasjons ventil p kompenserings enhetene.

Disse srger for styretrykk til det interne hydrauliske systemet i isolasjons ventilene. Til dette

formlet er akkumulatorene forladet med 35bar nitrogen p gass siden.

Viktig:

Sikkerhets systemet til isolasjons ventilen kan ikke garanteres om forlader trykket er for lavt.

Det er derfor viktig med periodisk sjekk av dette trykket.

Stt avlastings sylindere i topp.

Stt avlastingen i toppen av boretrnet bestr av 4

stykker buffer sylindere. De str i fullt utstrekt posisjon for ta imot stt fra kronblokken. Det er et

innebygd luft/olje reservoar som er fylt med olje og

forladet med 4bar nitrogen. En sikkerhets ventil er

montert for forhindre overtrykk i nitrogenet ved et evt

sammenstt. De har en slaglengde p 300mm.

Rokker armer

Nr kronblokken flyttes opp og ned, og heisespillet er

montert p dekk str stille vil total lengden av borevaier

variere. Det vil si at nr kronblokken beveger seg vil

avstanden mellom kronblokken og lpeblokken endre

seg. Dette vil gi to ulemper:

1) Ekstra slitasje p kabel grunnet ekstra bevegelse. 2) Mlinger av kroklasten ved bruk av en vekt

indikator p dead line anchor vil kunne ha en feilmargin p opp til 30%

Dette er grunnen til installasjon av rokker armer

anordning.

Konstruksjonen bestr av fire skivehjul og to sett rokker

armer. Som vist p illustrasjonen er det en parallell

forskyvning av armene som gjr lengden av vaier

konstant for alle posisjoner av kronblokken. Dette

Figur 8 Stt avlastings sylindere

Figur 9 Rokker system


___________________________________________________________________________

Side 11 av 20

grunnet vinkelen p armene.


___________________________________________________________________________

Side 12 av 20

Trykkluft Flaskebanker

Det er 8 hytrykk flasker som gir det store luft volumet ndvendig for hele tiden kunne

kompensere for hivet. Trykk nivet i flaskene, som avgjr kompenserings vekten, kan justeres

opp til 180bar. 1bar kan p PPI kompensere for 1,64tonn. Dette gir en teoretisk maksimal

kompenserings last p 295,2tonn. Maksimal praktisk last er satt til 270tonn (165bar).

Trykket i arbeids flaskene kan justeres opp ved at man blr inn trykk fra hytrykk reserve

flaskene. Og trykket kan justeres ned ved blse ut luft til atmosfren. kning og minking av

trykket gjres av brorer fra cyberbase (stolen til borer)

Hver flasker er konstruert for 200bar. Det er montert en sikkerhets ventil p hver flaske for

hindre overtrykk i flaskene. Det er ogs en drenerings ventil for tmme kondensat i bunn av

hver flaske, denne skal vre stengt i normal operasjon. Det er montert en avstengnings

kuleventil i toppen kunne isolere hver enkelt flaske fra flaskebanken.

Viktig:

Man m ikke isolere flere flasker enn hyst ndvendig mens systemet er i drift (eksempel

under boring). Ved enhver isolering av flasker vil trykk variasjonene i systemet ogs ke.

Dette vil igjen fre til en kning av krokvekt variasjonene. Under ulike boreoperasjoner kan

dette vre svrt kritisk, som i formasjon med mye kalsitt stringere.

Nr man skal koble til en falske igjen er det viktig at flasken og flaskebanken har samme

trykk fr man sakte pner kuleventilen.

Reserve flaskebanken er helt likt konstruert som arbeids flaskebanken, men den str konstant

med et hyere trykk, klart til bruk.

Hytrykk luft kompressor enhet

Denne kompressoren er utstyrt med partikkelfilter, vann avskyller og lufttrker. Enheten m

holde et gitt trykkniv p reserve flaskebanken. Trykkluften den leverer skal vre partikkelfri

og trr for forhindre feil p utstyr og forebygge korrosjon.

Hydraulikk pumpe & Kontroll enhet (HPK)

Hydraulikk pumpen & Kontroll enheten har to hovedoppgaver

1) Pfyll og drenering av hydraulisk vske til kompenserings enheten.

2) Fylle systemet automatisk under operasjon tross tap/forbruk av vske i isolasjonsventilen.

Det frste punktet blir gjort under vedlikeholds rutiner og ved

reparasjon av systemet. Trykket i kompenserings enheten m da

bles ned. For fylling og drenering er det to integrerte lavtrykks

pumper i Hydraulikk pumpen & Kontroll enheten. Nr man

drenerer cylinderne og akkumulatorene kan det vre greit ha et

lite trykk, 10bar, p luft siden. Dette reduserer drenerings tiden.

Det er viktig holde begge plunger sylindere fylt med samme mengde vske, dette for

forhindre at akkumulator stemplene treffer bunn eller topp.

Det vil under normal operasjon lekke litt vske fra isolasjons ventilen, dette skjer under

operering av ventilen. Denne vsken blir pumpet tilbake i systemet av to hytrykk pumper.

Dette skjer automatisk med et integrert elektrisk kontroll system.

Hydraulikk pumpen & Kontroll enheten er utstyrt med sikkerhets ventiler, retnings ventiler og

filterelementer. En nivmler kontrollerer vskemengden. All vedlikehold og reparasjoner

underligger undervanns ingeniren.

Figur 10 Hydraulikk pumpe & Kontroll

enhet


___________________________________________________________________________

Side 13 av 20

Ventil Kontroll Boks

Ventil kontroll boksen fungerer som en forsterker & sikkerhets enhet for pning og stenging

av hovedventilen og isolasjonsventilene.

Den blr ogs av lufttrykket fra kompensator enheten automatisk etter man stenger

hovedventilen.

Inngende pneumatiske signaler er:

- Isolasjonsventil pne - Hovedventil pne - Hovedventil stenge

Signalet for isolasjonsventil stenge gr direkte til isolasjonsventilen.

Signalet isolasjonsventiler pne gr til ventil kontroll boksen. Dette signalet blir bare sendt videre til isolasjonsventilene nr trykkdifferansen over isolasjonsventilen p aktre sylinder (B)

er under 10,5bar. Dette trykket blir mlt av to differensial trykk mlere. Differensial trykket

blir automatisk justert nr man gir det samme signalet isolasjonsventil pne til en trykkutlignings ventil som er bygget inn i isolasjonsventilen.

Signalet hovedventil pne gr til ventil kontroll boksen. Dette signalet blir bare sendt videre til hovedventilen nr trykkdifferansen over hovedventilen er under 10,5bar. Dette trykket blir

mlt av en differensial trykk mlere. Signalet hovedventil pne gr ogs til en trykkutlignings ventil. Nr hovedventilen faktisk er pen gr det et pneumatisk signal tilbake

til borers operasjons stol.

Ventil kontroll boksen er et fullstendig lukket rustfritt stl kabinett som er under et konstant

lavt overtrykk. Ogs lavtrykk uttaket p boksen er under en konstant overtrykk. Dette er for

hindre korrosjon.

Figur 11 Ventil kontroll boks

Hytrykks luftrr & hovedventil

Det er montert hytrykks luftrr mellom arbeids flaskebanken, hovedventilen og kompensator

enhetene som er montert i boretrnet.

Hovedventilen, en kuleventil med en pneumatisk styrt aktuator, er plassert nr vannbordet.

Rrene er laget av rustfritt stl for forhindre korrosjon.


___________________________________________________________________________

Side 14 av 20

Virkemte og overvking av kompensator enheten Tidligere var operasjonspanelet montert p skottet i borers arbeids rom. I dag er dette styrt fra

cyberbase (borers operasjons stol). Det er i tillegg montert dataskjermer som viser trykk p

reserveflasker og arbeidsflasker. Det er ogs montert en indikator for vekten p borekronen.

Bevegelseskompensatoren for borestrengens funksjoner blir fjernstyrt fra borers operasjons

stol. Det er i alt syv funksjoner:

1) pne isolasjonsventil 2) Stenge isolasjonsventil 3) pne hovedventil 4) Stenge hovedventil 5) ke lufttrykket p kompensatoren 6) Redusere lufttrykket p kompensatoren 7) Lst pen- funksjon for isolasjonsventil

Isolasjonsventilen og hovedventilen er utstyrt med et pneumatisk signal som signaliserer

hvilken posisjon ventilen str i. Dette blir vist med grnt for pen og rdt for stengt.

Lukking av isolasjonsventilen er ndvendig om man skal lse kompensatoren hydraulisk i en

nsket posisjon, for eksempel nr man skal ha en sammen kobling av nytt bore rr under

boring. Under normal operasjon er de pne.

Om man skal drenere lufttrykket fra kompenserings enheten er det viktig stenge

hovedventilen for ikke lufte ut hele arbeids flaskebanken p dekk.

Fra borers operasjons stol kan man lese av flgende informasjon:

- Kompensator trykk (arbeids lufttrykk) - Kompensator last (justerbar vekt) - Posisjonen til kronblokken - Kroneblokk posisjons alarmer (rde lys indikerer disse):

o Nedre posisjon (fullstendig kollaps av stempel) o 1 meter fra nedre posisjon o vre posisjon (ytre grense for stempel) o 1 meter fra vre posisjon

- Hydraulikk pumpen & Kontroll enhetens funksjoner (grnne lys): o Hydraulikk pumpe i hvilemodus (automatisk) o Hytrykkspumpe 1 i arbeidsmodus o Hytrykkspumpe 2 i arbeidsmodus

- Lampe test funksjon


___________________________________________________________________________

Side 15 av 20

Praktisk bruk

Oppstarts prosedyre

Dette er trinn for trinn prosedyren for oppstart av kompenserings syetmet.

- Kontroller at vaieren gr fri fra heisespillet til kronblokken, og at vaieren er festet til dead line anchor

- Kontroller at trinsene er smurt og at de ruller uten motstand. - Kontroller at de pneumatiske og hydrauliske rrene og de elektriske kablene er

ordentlig installert og feste anordninger er fri for skade, slitasje og mangler.

- Kontroller oljenivet i sylindere og akkumulatorer. - Kontroller alle avstengningsventiler p hytrykks arbeids flaskebanken og reserve

flaskebanken. Hver sikker p at hytrykk rrsystemet som er tilknyttet kompensator

enheten er trykkls.

- Kontroller at alle de ulike funksjonene kan utfres fra borers operasjons stol. Sjekk at funksjonsknappene stemmer overens med utstyret.

Husk: Isolasjonsventil trenger 20-35bar for aktiviseres!

- Funksjonstest alle indikatorer og instrumenter. - Steng hovedventil. - Steng isolasjonsventil. - pne avstengningsventil p en arbeidsflaske og en reserveflaske. - k sakte trykket p arbeidsflasken til 25bar. Forsikre deg at det ikke er noen lekkasje i

systemet.

- Kontroller vektindikatoren. - pne hovedventilen. Kontroller at trykkutligningsventilen fungerer korrekt. - k sakte lufttrykket til plunger sylinderen er fullt utstrekt. - Kontroller lysene for posisjons alarm og kronblokk posisjons indikator p borers

operasjons stol.

Nr alle disse punktene er tilfredsstillende kontrollert kan systemet taes i bruk.


___________________________________________________________________________

Side 16 av 20

Bruk av KBK

Under normal drift/operasjon m kronblokken bevege seg i midtre posisjon. Dette vil bli

indikert p borer sin operasjons stol.

Ved aktivisering av kompensatoren under landing av utstyr som lser riggen fast til havbunn,

skal det alltid bekreftes at isolasjonsventilen er pen, og at kompensatoren virker.

Selv nr isolasjonsventilen str i lst pen- posisjon, kan kompensatoren lse seg. Den vil pne seg igjen straks trykkfallet er stabilisert, men i visse situasjoner er dette for sent.

Dette kan hende nr ved trekking av wearbushing og sealassembley. Om disse blir trukket

med stor kraft, kan kronblokken f stor fart etter det er lsenet. Dette kan ogs skje om

kronblokken gr i toppen med litt fart.

Stegning av isolasjonsventilen er ndvendig for hydraulisk lsing av plunger sylinderen til en

bestemt posisjon. For eksempel nr det skal skjtes p nye borerr. Under normal bruk str

ventilen i pen posisjon.

Isolasjonsventilen str i lst pen- posisjon under flgende operasjoner: - Landing av BOP / Juletre / foringsrr ++ - Under kompensering av kompletterings streng. - Med BOP test utstyr lst i BOP. - Under kompensering av loggevaier. - Ved andre operasjoner der vi lser riggen til havbunn eller der vi kan forrsake

deleggelser ved stengning av isolasjonsventil.

Viktig:

Lpeblokken m ikke kjres i tilbaketrukket posisjon nr kompensatoren er i bruk, det vil si

s lenge kronblokken ikke ligger p vannbordet. Dette fordi borelinen vil treffe jernbjelkene

under vannbordet.


___________________________________________________________________________

Side 17 av 20

Bestemme kompensator trykk

Se Prinsippet bak BKB for forstelse av trykk som er ndvendig.

Lufttrykket kes ved bl luft fra reserveflaskene til arbeidsflaskene.

Lufttrykket reduseres ved ventilere luft fra arbeidsflaskene til atmosfren.

Dette gjres av borer fra cyberbase.

Frst m man regne ut av vekten p borekronen. Dette er vekten av alle komponenter fra

borekronen og opp til og med stempelet i plunger sylinderen.

Komponentene vi m regne med:

- Boremaskinen - Lpeblokken - Kronblokken - Stempelstang fra plunger sylinder - Borevaier

Alle disse komponentene har en fast gitt vekt det eneste som er variabelt er:

- Borestrengen

S la oss si at de faste enhetene er 60tonn og vi har en borestreng p 90tonn. Dette gir en total

vekt som m kompenseres fr kronblokken lfter seg av vannbordet p 150tonn.

S skal vi ha 10tonn vekt p borekronen. Om vi tenker vektstang prinsippet n s m vi

kompensere for 140tonn for at det skal bli igjen 10tonn p borekronen.

Regnestykke:

Totalvekt - nsket WOB 150 10Bar trykk p kompensator 85,3

1,641,64bar

tonnbar

Vi m ha 85,3bar trykk p arbeids flaskebanken for f 10tonn vekt p borekronen.

Vektindikatoren p cyberbase kan nullstilles slik at det bare er de 10 nskede tonn som vises

p skjermen. Da blir det lettere holde seg p nsket niv.

Figur 12 Vektindikator fr cyberbase


___________________________________________________________________________

Side 18 av 20

Starte boreoperasjon

Dette er en vanlig fremgangsmte sette KBK i boremodus Vi forutsetter at systemet str i flgende modus:

- Kronblokken hviler p vannbordet (plunger sylinder er kollapset) - Isolasjonsventilen er stengt. - Borestrengen henger p boremaskinen. - Borestrengen str i slips.

Startprosedyre:

1) pne hovedventilen, og vent p bekreftende signal. 2) Trykk opp arbeidsflaskene mot vektindikatoren p operasjons stolen. 3) Hiv lpeblokken med heisspillet og lft borestrengen ut av slipset. 4) Stopp lpeblokken og ta bort slipset (slik at det ikke ligger slr mot streng under

boring)

5) pne isolasjonsventilen. 6) Start rotasjonen og lr borestrengen inntil borekronen berrer bunnen, dette vil fre til

mindre vekt p kronblokken.

7) Fortsett lre med heisspillet til kronblokken er i midtre posisjon. 8) Stopp heisspillet. Det skal n vre nsket vekt p borekronen. 9) Lr etter med heisspillet etter som man penetrerer formasjonen for holde

kronblokken i midtre posisjon.

Sette p nye borerr

Nr man her boret ned hele lenden p siste bore rr m man sette p nye for kunne fortsette

boringen. Da m vi g frem slik p KBK.

1) Hiv lpeblokken med heisspillet til kronblokken hviler p vannbordet og borestrengen er lftet av bunnen.

2) Steng isolasjonsventilene. 3) Sett borestrengen i slips. 4) Skru ls boremaskinen og sett p nytt bore rr. Skru p boremaskinen igjen. 5) Lft borestrengen ut av slipset. 6) pne isolasjonsventilen. 7) Start rotasjonen og lr borestrengen inntil borekronen berrer bunnen, dette vil fre til

mindre vekt p kronblokken.

8) Fortsett lre med heisspillet til kronblokken er i midtre posisjon. 9) Stopp heisspillet. Det skal n vre nsket vekt p borekronen. 10) Lr etter med heisspillet etter som man penetrerer formasjonen for holde

kronblokken i midtre posisjon.

Lande BOP / kjre forings rr

Kompensatoren brukes for lande BOP p brnnhode, og for kompensere for all friksjonen

under kjring av forings rr.

1) Lade arbeidsflaskene til nsket kompensator trykk. 2) Hiv lpeblokken med heisspillet og lft BOP. 3) pne isolasjonsventil. 4) Lr BOP, nr den treffer bunnen begrenser kompensatoren kollisjonskreftene mellom

BOP og brnnhode.


___________________________________________________________________________

Side 19 av 20

Tekniske fakta (Polar Pioneer)

Kompensator

Modell: MH angle CBC 270 20 Drill string compensator Maks statisk last: 580 tonn (liggende p vannbordet)

Maks dynamisk last: 270 tonn (hvor mye vekt kompensatoren kan brukes til)

Maks lufttrykk: 200 bar

Maks kompensator lengde: 7,6 m

Operasjons lengde: 6,1 m

Vekt av en kompensator: 12 tonn (plunger sylinder, akkumulator og isolasjonsventil)

Vske volum pr enhet: 750 liter

Diameter p stempel: 350mm

Lftekapasitet: 1,64 tonn/bar

Isolasjonsventil

Type: Rexroth ND 130mm

Kapasitet: 8000 l/min

Kronblokken

Vekt av kronblokk: 12,5 tonn

Trinser i blokken: 1540 mm i diameter (8stk)

Rokker arm

Vekt rokker arms: 11 tonn

Trinser: 1540 mm i diameter (4stk / 2 og 2)

Sttdemper i toppen av boretrnet

Vske: Mineralolje

Forlade trykk: 4 bar nitrogen

Slaglengde: 300 mm

Arbeidsflasker og reserveflasker (disse er like)

Totalt volum: 8000 liter

Antall flasker: 8 stykker (montert liggende)

Trykk klasse: 200 bar

Hytrykks luftkompressor

Motorstyrke: 52 kW

Maksimalt trykk: 210 bar

Hydraulikkpumpe

Motorstyrke: 13,8 kW

Maksimalt trykk: 230 bar

Oljetank: 2200 liter


___________________________________________________________________________

Side 20 av 20

Vedlikehold Se vedlegg 1.

Forbedrings potensial Ombord p Polar Pioneer har vi i dag ingen fungerende Aktiv Hiv Kompensator. Vi har

sylinderen festet i boretrnet, men mangler en del for at utstyret skal bli operativt. Om dette

blir gjort vil kompenserings systemet kunne brukes i pent hull. Det vil si man kan for

eksempel kompensere BOP i vannet fr man treffer brnnhodet, noe som ytterligere vil

redusere kollisjonskreftene mellom BOP og brnnhode. Man vil ogs f en enda mykere

kompensering generelt en hva som er tilfellet i dag. Grunnen til at dette ikke er gjort ferdig er

nok faren for nedetid og kostnader. Andre rigger som har hatt AHC i operasjon synes det er et

meget viktig verkty. S vi fr hpe det kommer p plass under neste verksted opphold.

Avsluttende kommentar (Michael Tjelle) Jeg valgte ta dette som tema i hovedoppgaven da jeg har jobbet ombord p Polar Pioneer i

noen r, og jo flere jeg spurte om kompenserings systemet jo nrmere forstelse kom jeg. Det

var veldig mange som hadde inngende kunnskaper om sine deler av utstyret, men jeg

manglet helhets bildet. Derfor ble valget av tema ganske lett. Prosjektet har hvert utfordrende,

spennende og lrerik, og jeg har n en langt bredere forstelse av kompenserings systemet

enn fr. Jeg vil ta med meg kunnskapen etter dette prosjektet med i det daglige arbeidet p

riggen.

Jeg har under prosjektet hatt gleden av grave i hjernen til de beste undervanns ingenirene

vi har p Polar Pioneer. Jeg har ogs hvert i samtaler med mange andre dyktige personer

ombord p riggen.

Kilder

- Arkivet p Polar Pioneer - Polar Pioneer manual for Maritim Hydraulics Compensator system - Vett og Viten, internet opplring. - Hjemmesiden til Aker Solution

Veiledere:

- Undervanns ingenir Jran Pedersen - Undervanns ingenir Arne Kulsli - Operasjons planlegger Roger Tuvstein - Senior Boresjef Tor Moen - Boresjef Knut Richardsen - Borer Kenneth Breivik

heave kompenserings system polar pioneer

Documents