Sugcaisson
Sugkassuner (även kallade sugankare , sugpålar eller sugskopor ) är en form av fast plattformsankare i form av ett rör med öppen botten inbäddat i sedimentet och tätat upptill under användning så att lyftkrafter genererar ett tryck differential som håller kassunen nere. De har ett antal fördelar jämfört med konventionella offshore-fundament, främst att de är snabbare att installera än djupa grundpålar och är lättare att ta bort under avvecklingen. Sugecaissons används nu flitigt över hela världen för att förankra stora offshore-installationer, som oljeplattformar , offshore-borrningar och boendeplattformar till havsbotten på stora djup . Under de senaste åren har sugcaissons också sett användning för havsbaserade vindkraftverk på grundare vatten.
Utvinning av olja och gas på stort djup kunde ha varit en mycket svår uppgift utan sugankartekniken, som utvecklades och användes för första gången i Nordsjön för 30 år sedan. Användningen av sugcaissons/ankare har nu blivit allmän praxis över hela världen. Statistik från 2002 visade att 485 sugcaissons hade installerats på mer än 50 olika platser runt om i världen, på djup till cirka 2000 m. Sugecaissons har installerats i de flesta av de oljeproducerande områdena för djupvatten runt om i världen: Nordsjön , Mexikanska golfen , utanför Västafrika, utanför Brasilien, väster om Shetland, Sydkinesiska havet , Adriatiska havet och Timorhavet . Någon tillförlitlig statistik har inte tagits fram efter 2002, men användningen av sugcaissons ökar fortfarande.
Beskrivning
En sugcaisson kan effektivt beskrivas som en inverterad skopa som är inbäddad i det marina sedimentet . Fästningen till havsbottnen uppnås antingen genom att trycka eller genom att skapa ett undertryck inuti caissonskörten genom att pumpa ut vatten ur caissonen; båda dessa tekniker har effekten att säkra kassunen i havsbotten. Fundamentet kan också snabbt tas bort genom att omvända installationsprocessen, pumpa in vatten i caissonen för att skapa ett övertryck.
Konceptet med sugteknik har utvecklats för projekt där tyngdkraftsbelastningen inte är tillräcklig för att pressa ner fundamentkjolar i marken. Tekniken utvecklades även för ankare som utsätts för stora dragkrafter på grund av vågor och stormigt väder. Sugecaissontekniken fungerar mycket bra i en havsbotten med mjuka leror eller andra låghållfasta sediment . Sugkassunerna är i många fall enklare att installera än pålar som måste slås ner (hamras) i marken med en påldragare .
Förtöjningslinor är vanligtvis fästa på sidan av sugcaissonen vid den optimala lastinfästningspunkten, vilket måste beräknas för varje caisson. När den väl har installerats fungerar caisson ungefär som en kort stel påle och kan motstå både laterala och axiella belastningar. Limit equilibrium metoder eller 3D finita elementanalys används för att beräkna hållkapaciteten.
Historia
flytande strukturer inom olje- och gasindustrin till havs, inklusive offshoreplattformar som oljeriggen Draupner E.
Det är stora skillnader mellan de första små sugcaissonerna som installerades för Shell vid Gormfältet i Nordsjön 1981 och de stora sugcaissonerna som installerades för Diana-plattformen i Mexikanska golfen 1999. De tolv sugcaissonerna på Gormfältet var avsett att säkra en enkel lastbojanordning på 40 meters djup, medan installationen av sugankare till Dianaplattformen var ett världsrekord i sig på den tiden vad gäller vattendjup och ankarstorlek. Höjden på Diana-sugkassunerna är 30 meter, deras diameter 6,5 meter, och de installerades på ett djup av cirka 1500 m på mjuka leravlagringar. Sedan dess har sugcaissons installerats på ännu större djup, men Diana-installationen var ett tekniskt genombrott för 1900-talet. Ett viktigt utvecklingssteg för sugcaissonteknologin uppstod i samarbetet mellan den tidigare operatören i Nordsjön, Saga Petroleum AS, och Norges geotekniska institut (NGI). Saga Petroleums oljeproducerande Snorre A-plattform var en spännbensplattform av en typ som i andra delar av världen skulle ha grundats med upp till 90 meter långa pålar. Tyvärr på Snorre oljefält var det svårt att använda långa pålar på grund av att det fanns enorma småsten på 60 m djup under havsbotten. Saga Petroleum bestämde sig därför för att använda sugkaissoner, som analyserades av NGI. Dessa analyser verifierades från omfattande modelltester. Beräkningarna visade att plattformen säkert kunde säkras med sugkaissoner på endast 12 m långa. Snorre A började producera olja 1992 och drivs nu av det norska oljebolaget Statoil .
Sugskopor testades med havsbaserade vindkraftverk i Frederikshavn 2002, vid Horns Rev 2008 och Borkum Riffgrund 2014 och ska användas i en tredjedel av fundamenten vid den inledande utvecklingen av Hornsea Wind Farm . Statoil har fortsatt att använda tekniken för vindkraftsparker. De är också planerade att användas för några av vindkraftverken i vindkraftparken Hornsea Project One som planeras att stå färdig 2020. På samma sätt har ett kontrakt med sugskopa tilldelats Aberdeen Bay Wind Farm .
Gravity oljeplattformar
Sugkassuner har många likheter med grundkonstruktionsprinciper och lösningar för de stora gravitationsoljeplattformarna som installerades i Nordsjön när oljeproduktionen till havs startade där i början av 1970-talet. Den första gravitationsplattformen på oljefältet Ekofisk hade ett grundområde som var lika stort som en fotbollsplan, och den placerades på en havsbotten med mycket tät sand. Plattformen var designad för att tåla vågor upp till 24 m höga.
Eftersom installationen av oljeplattformar fortsatte i Nordsjön, i områden med dåliga markförhållanden som mjuka leror, designades de för att överleva ännu högre stormvågor. Dessa plattformar grundades på ett system av cylindriska kjolar som trängdes ner i marken under kombinerad gravitationsbelastning och undertryck. Oljeplattformen vid Gullfaks C-fältet var utrustad med 22 m långa kjolar. Troll A-plattformen är grundad på 330 m djup med 30 m långa kjolar och är världens största gravitationsplattform.
Forskning och utveckling
Norges geotekniske institut (NGI) har varit mycket involverat i konceptutveckling, design och installation av sugankare från start. Projektet "Applicering av offshore-skopfundament och ankare i stället för konventionella konstruktioner" (1994-1998) sponsrades av 15 internationella petroleum- och industriföretag och var en av de viktigaste studierna. Projektet "Skirted foundations and anchors in clay" (1997-1999) sponsrades av 19 internationella företag organiserade genom Offshore Technology Research Center (OTRC) i USA, och projektet "Skirted offshore foundations and anchors in sand" (1997- 2000) sponsrades av 8 internationella företag. De viktigaste slutsatserna från projekten presenterades i 1999 OTC -dokument nr 10824.
En industrisponsrad studie om design och analys av djupvattenankare i mjuk lera slutfördes 2003, där NGI deltog tillsammans med OTRC och Center for Offshore Foundation Systems (COFS) i Australien. Det övergripande målet var att förse API Geotechnical Workgroup (RG7) och Deepstar Joint Industry Project VI med bakgrund, data och annan information som behövs för att utveckla en allmänt tillämplig rekommenderad praxis för design och installation av djuphavsankare.
Det norska klassificeringssällskapet DNV ( Det Norske Veritas ), verksamt över hela världen inom riskanalys och säkerhetsutvärdering av specialkonstruktioner, har tagit fram en rekommenderad praxisrapport om konstruktionsprocedurerna för sugankare som bygger på nära samarbete med NGI. Huvudinformationen från projektet presenterades i 2006 OTC-dokument nr 18038.
2002 etablerade NGI dotterbolaget NGI Inc i Houston. Dotterbolaget har sedan dess tilldelats den detaljerade geotekniska designen för mer än 15 sugankarprojekt i Mexikanska golfen, och bland dessa det utmanande Mad Dog Spar-projektet som involverar design av ankare placerade i gamla glidavlagringar nedanför Sigsbee Escarpment . För ytterligare information hänvisas till 2006 års OTC-papper nr 17949 och 17950.
Se även
- Cofferdam – Barriär som gör att vätska kan pumpas ut ur ett slutet område, en tillfällig vattenavstängande struktur byggd på plats, ibland omger ett arbetsområde, liksom en öppen caisson.
- Offshore geoteknisk ingenjörskonst – Delområde av ingenjörskonst som rör mänskligt skapade strukturer i havet, för information om geotekniska överväganden.
- Anläggningsteknik – Ingenjörsdisciplin inriktad på fysisk infrastruktur
- Marinteknik – Konstruktion och design av system ombord
- Havsteknik – Konstruktion och design av system ombord
- Marin arkitektur
- Oceanografi – Studie av fysiska, kemiska och biologiska processer i havet
- Jordmaterial – fysiska beståndsdelar av Earth-
- Flytande vindturbin – Typ av vindturbin
- Geoteknik – Vetenskaplig studie av jordmaterial i tekniska problem
- Geoteknisk undersökning – Arbete som gjorts för att få information om de fysiska egenskaperna hos markarbeten och grundläggningar
- Geoteknik – Vetenskaplig studie av jordmaterial i tekniska problem
- Ocean – En kropp av saltvatten som täcker större delen av jorden
- Offshorekonstruktion – Installation av strukturer och anläggningar i en marin miljö
- Offshore (kolväten)
- Undervattensrörledning – Rörledning som läggs på havsbotten eller under den inuti ett dike
- Subsea (teknik) – Teknik för nedsänkta operationer i havet
- Undervattensproduktionssystem – Brunnar på havsbotten
- Brunnshuvud – Komponent på ytan av en brunn som tillhandahåller det strukturella och tryckinnehållande gränssnittet