10-REFLYTING

10.1 Prosedyre

Reflytingsprosessen omfatter i hovedtrekk følgende steg:

  1. Planlegging, inspeksjoner og tester

  2. Offshore forberedelser; fjerning av borekaks og sedimenter, eventuell fjerning av deler av plattformdekket, tetting av conductoråpninger og andre åpninger, installering og testing av reflytingssystem osv.

  3. Deballastering til nøytral oppdrift over en periode for å redusere effektivspenningene i jorda

  4. Hydraulisk jekking og ytterligere deballastering til skjørtene er frigjort fra havbunnen

  5. Deballastering til transportdypgang før plattformen slepes til et beskyttet område hvor demonteringen skal foregå

Frem til et visst punkt, sannsynligvis rett før skjørtene er frigjort fra havbunnen, vil det være mulig å avbryte reflytingsoperasjonen. Man må kontinuerlig vurdere om forholdene ligger til rette for å fortsette reflytingsprosessen.

 

10.2 Planlegging/forberedelser

Det er mange elementer og risikofaktorer som må utredes før offshorearbeidene starter, både strukturelt, geoteknisk og mekanisk. Det er nødvendig å gjennomføre en del undersøkelser og tester for å redusere usikkerhetene i de beregningsmessige forutsetningene. I tidligfase engineering defineres hvilke undersøkelser og tester som må gjøres umiddelbart. Informasjonsinnhenting er også en stor del av denne fasen.

 

Aktuelle områder for offshore undersøkelser:

  • Mengden avfall og borekaks på øvre kuleskall og havbunnen

  • Sedimentnivå i cellene

  • Mengden borekaks i boreskaftene

  • Vekt og posisjon av elementer på plattformdekket

  • Marin gjengroing

  • Opprissing av betongen

  • Tilstanden til slepe- og fortøyningsfester

  • Mekanisk utstyr og rørledninger

  • Trykksonderinger av havbunnen rundt plattformen (CPT, Cone Penetration Test)

 

Aktuelle (full)skala tester:

  • Test av tettemetode for forsegling av conductoråpninger

  • In-situ test av trykkpåsetting i alle skjørtekammerene

  • Test av uttrekkingsmotstanden i høyt overkonsolidert jord

Med informasjon gitt av innledende undersøkelser og tester kan detaljering av reflytingsoperasjonen begynne. Noe av det viktigste er å få kontroll på vektberegningen. Utfordringer knyttet til vektberegningen er nærmere beskrevet i kapittel 10.3. Sammen med uttrekksmotstanden har plattformvekten stor betydning for hvilke andre tiltak som må iverksettes for å gjennomføre en vellykket reflyting.

 

Aktiviteter som inngår i detaljeringsfasen:

  • Fastsettelse av gjeldene regelverk og standarder

  • Vektberegning

  • Utarbeidelse av plan for fjerning av borekaks og annet rusk

  • Verifikasjon av strukturell integritet. Nye analyser for lastsituasjonen ved reflyting

  • Verifikasjon av mekanisk system. Utarbeidelse av plan for installering av nytt / utskifting av gammelt utstyr

  • Fastsettelse av geotekniske forhold
    - Beregne uttrekksmotstanden
    - Vurdere plattformstabiliteten i deballastert tilstand
    - Anslå dekonsolideringperiode
    - Bestemme tillatt hydrostatisk basetrykk under reflyting
    - Vurdere behov for eventuell tilleggslast på havbunnen rundt plattformen

  • Planlegging av marine operasjoner

Avhenging av resultatet for vektberegningen, kan det være nødvendig å fjerne ytterligere vekt fra plattformen. Vekten som må fjernes kan komme fra plattformdekkelementer, sedimenter i cellene eller borekaks i skaftene.

 

10.3 Vekt

Betydelig vekt har kommet til siden plattformen ble installert. Dette omfatter blant annet sementmørtel under nedre kuleskall, conductorrør, J-rør, mekanisk utstyr og plattformdekkelementer. Etter de innledende undersøkelsene kan man fastslå vekten med større sikkerhet, men det vil fortsatt være noen usikkerhetsmomenter som ikke kan elimineres. De to viktigste er hvor mye sementmørtel under nedre kuleskall som henger på og størrelsen på en eventuell jordplugg i skjørtekammerene.

 

Elementer i vektberegningen:

  • Betong

  • Mekanisk utstyr

  • Solid ballast i cellene

  • Vannballast i cellene

  • Sedimenter i cellene

  • Borekaks i boreskaftene

  • Debris på øvre kuleskall

  • Marin groing

  • Sementmørtel under nedre kuleskall

  • Jordplugg

  • Vannabsorpsjon i betongen

Plattformvekten er avgjørende for både stabiliteten og nødvendig oppdrift. For stabiliteten er det gunstig med lavt tyngdepunkt i konstruksjonen slik at den metasentriske høyden, avstanden mellom tyngdepunktet og metasenteret, blir positiv. Mye vekt på plattformdekket er dermed negativt i en stabilitetssammenheng. I stabilitetsberegningen fastsettes en minimum metasentrisk høyde. Her må man beregne stabilitet med og uten sementmørtel og jordplugg. Se illustrasjon av stabilitetsprinsippet på Figur 10-1.

 

Figur 10-1

Figur 10-1, Stabilitet, G=tyngdepunkt M=metasenter B=oppdriftstyngdepunkt

 

Tigjengelig oppdrift er avhengig av antall funksjonelle celler og om boreskaftene kan tettes, og dernest hvor lavt disse kan deballasteres. Tillatt ballastnivå bestemmes ut i fra betongkapasiteten. Lavt ballastnivå gir et stort differansetrykk, som delvis kan kompenseres ved å øke gasstrykket i cellene. Dersom det er for lite tilgjengelig oppdrift i forhold til ønsket plattformvekt kan det være aktuelt å undersøke bruk av eksterne flytelegemer.

Tilgjengelig oppdrift setter begrensninger på total vekt, mens stabiliteten setter begrensninger for vektfordelingen.

 

10.4 Tetting av conductoråpningene

En av de viktigste og praktisk mest utfordrende oppgavene er tetting av conductoråpningene. Conductorene er lederør til borestrenger, og disse går fra toppen av boreskaftene, ned og gjennom nedre kuleskall. Antall conductoråpninger varierer, men på flere plattformer ligger det i området 40-50 fordelt på to skaft. Det er altså et betydelig antall åpninger som må tettes, og de ligger i et vanskelig tilgjengelig område. Mesteparten av arbeidet foregår under vann, og dersom conductorrørene skal fjernes innebærer dette mange tunge løft. Hvis ikke det er en kran med tilstrekkelig kapasitet tilgjengelig, er det en tidkrevende jobb å kutte opp og løfte bort alle rørdelene.

I tidligere studier om fjerning av betongplattformer er det foreslått mange forskjellige løsninger for tetting av conductoråpningene. De kan i hovedsak deles inn i tre kategorier:

I. Plugging inne i conductorrøret

II.
Plugging utenfor conductorrøret

III.
Konstruksjon av ny bunn

Det er fordeler og ulemper ved alle løsningene, men uansett hva som velges er det nødvendig med omfattende testing. Tettingen må tåle et vanntrykk på over 300 m (Troll A), og det kan være alvorlige konsekvenser ved lekkasje. Figur 10-2 viser en mekanisk plugg i mansjettrøret til conductoråpningen og to alternativer for å støpe en betongplugg under domen.

 

Figur 10-2

Figur 10-2, Mekanisk plugg, plugg fra "paraplyforskaling" og betongpose


Hvis tilstanden til mansjettrøret er tilfredsstillende, finnes det i dag mekaniske plugger som tåler høyt trykk.

En av fordelene med å ha pluggen på utsiden er at vanntrykket utenifra sørger for at pluggen holder seg på plass så åpningen forhåpentligvis blir tett. Det krever imidlertid utgraving under domen, og hver conductoråpning må tettes for seg.

Figur 10-3 viser et eksempel på konstruksjon av ny bunn. Her dekker en stålplate hele domen, forankret gjennom conductoråpningene. Før installasjon av platen må borekaks fjernes og det kan være vanskelig å lage en tett forbindelse med betongen. Fordelen er at det kun blir en tetteoperasjon og test per skaft.

 

Figur 10-3

Figur 10-3, Tetting med stålplate

 

Det er flere elementer som må tas med i vurderingen av valg av løsning. Hvis det er vektproblemer kan det være hensiktsmessig å velge en løsning der conductorene fjernes ettersom hvert rør veier omtrent 650 kg/m. For Statfjord-plattformene og Gullfaks A og B med 42 brønnplasser blir den totale conductorvekten omtrent: 0.65t/m ⋅150m⋅ 42 = 4095t Dette er i størrelsesorden 8-10 % av plattformdekkvekten.

 

10.5 Plattformdekk

Hvis man skal gjennomføre en reflyting er det rimelig å anta at den billigste måten å frakte mest mulig av plattformdekket inn til land på er ved hjelp av betongunderstellet. Ettersom det har blitt lagt til betydelig vekt ved installasjon av mekanisk utstyr og moduler offshore, kan det være nødvendig å fjerne en del at dette før en reflyting. De fleste plattformene har et plattformdekk av typen ”Module Support Frame”, MSF, der en stålramme hviler på betongskaftene og danner opplegg for de forskjellige plattformdekkmodulene. Det er fullt mulig å løfte av moduler og transportere dem inn til land ved hjelp av egnede løftefartøy. Noen plattformer har imidlertid et integrert plattformdekk. Det innebærer at prosessutstyret er en integrert del av dekkonstruksjonen, noe som gir en lavere plattformdekkvekt. Det gjør også demontering mer tidkrevende.

Uansett dekktype vil det være hensiktsmessig å ha tyngdepunktet for plattformdekket mest mulig sentrisk over skaftene, og i tillegg lavest mulig. Man må skaffe en detaljert oversikt over all vekt som er på plattformdekket og plassering. Etter at tillatt totalvekt er bestemt kan man vurdere hva som eventuelt skal fjernes fra plattformdekket. Noen moduler vil være nyttig å beholde gjennom fjerningsprosessen, dette gjelder for eksempel boligkvarteret. Det er også gunstig å ha et arbeidsdekk med kraner og annet utstyr, alt ettersom hvilke jobber som planlegges offshore.

 

10.6 Frigjøring av skjørtene fra havbunnen / ”pop-up”

Som beskrevet i kapittel 9.3 er den mest kritiske fasen av reflytingsoperasjonen det øyeblikket hvor skjørtene frigjøres fra havbunnen. Siden det blir vanskelig å skape trykk i skjørtekammerene når det er lite igjen av skjørtene i havbunnen, må den siste uttrekkskraften skapes ved positiv oppdrift. Det er dermed viktig å ha kontroll på vekten av plattformen, sånn at den positive oppdriften ved frigjøring ikke fører til en ukontrollert oppstiging. Det er høyden på den første bevegelsen opp som er kritisk, før plattformen stabiliserer seg på et likevektsnivå, se Figur 10-4.

 

Figur 10-4

Figur 10-4, Eksempel på vertikal dynamisk bevegelse av plattform

 

Hvis det er blir påsatt gasstrykk i cellene for å redusere differansetrykket mot tricellene er det avgjørende at dette trykket ikke blir så høyt at man får et innvendig overtrykk når plattformen stiger opp. For å beregne oppstigingen må man hovedsakelig ta hensyn til tre faktorer:

I. Gjenværende uttrekkingskraft når det ikke lenger er mulig å skape hydraulisk trykk

II. Vektusikkerhet for plattformen

III. Hvis sementmørtelen faller av rett etter frigjøring


For betongen i de øvre kuleskallene er det ikke gunstig hvis det oppstår strekk over hele tverrsnittet, noe som kan skje ved et innvendig overtrykk. Avhengig av størrelsen på overtrykket vil skadene være alt fra opprissing til tap av plattformen.

Et tiltak for å begrense en for høy positiv oppdrift er å “veie” plattformen underveis i uttrekkingen av skjørtene. Det kan i grove trekk gjøres ved å stoppe den hydrauliske jekkingen og måle trykkendring og vertikal bevegelse.

 

10.7 Stabilitet under heving

Helt fra deballastering til nøytral oppdrift i dekonsolideringsfasen har plattformen mindre motstand mot vind og bølgelaster. Dette må tas hensyn til ved fastsettelse av værvindu for operasjonen. Her bestemmes tillatt bølgehøyde og vindhastighet for forskjellige deler av operasjonen. Dekonsolideringsfasen kan for eksempel foregå fra starten av sommersesongen, mens selve frigjøringen har kortere varighet og utføres i en periode med sikkert og godt værvarsel.

For tilfellet når plattformen er frigjort fra havbunnen må flytestabiliteten beregnes. I DNV’s regler for marine operasjoner står det blant annet “metacentric height (GM) corrected for free surface effect should be at least 1 m. The stability should be positive to a heel angle of 15º beyond equilibrium.” Det kan gjøres unntak fra dette kravet for transiente faser, og reflyting ble godkjent som unntak for Maureen Alpha.

I feltavslutningsstudiet for Draugen er det beskrevet modellforsøk utført ved Dansk Maritimt Institutt (DMI), nå en del av Force Technology. En 1:50 modell av Draugen GBS ble testet i tauetanken for å vurdere flytestabilitet under reflyting. Konklusjonen her var at plattformen har tilstrekkelig flytestabilitet, også hvis hele eller deler av sementmørtelen faller av underveis. Tanktestene viste også at plattformen var mer stabil under reflyting enn forventet på grunn av energitap fra turbulens rundt betongkassen ved en vertikal bevegelse gjennom vannet.

 

10.8 Avbrutt operasjon

I forberedelsene til reflytingsoperasjonen må man definere et “point of no return”, der man er nødt til å gjennomføre reflytingen hvis man har kommet så langt. Frem til dette punktet må man kontinuerlig vurdere om forholdene ligger til rette for en vellykket reflyting. Det er flere steg underveis hvor det kan vise seg at man må avbryte operasjonen. Dersom dette skjer under selve reflytingen må det finnes en “plan B” for videre handling etter avbrutt operasjon.

 

10.9 Risiko for personell og utstyr

Før man skal ta en avgjørelse angående disponering av en plattform etter endt levetid vil det ha blitt gjennomført et omfattende planleggingsarbeid med utredelse av aktuelle fjerningsscenarioer. Avgjørelsen må være forankret i en risikoanalyse, der man definerer hva som er uakseptabel sannsynlighet for forskjellig grader av mislykket operasjon. Gradene av fiasko kan grovt deles inn i:

I. Total havari

II. Mislykket reflyting, men fortsatt mulig å disponere plattformen på andre måter

III. Delvis mislykket reflyting. Mulighet for å prøve igjen etter visse modifikasjoner

Alle farer og usikkerhetsmomenter som kan påvirke risikoen for en mislykket operasjon må identifiseres, en såkalt HAZID. HAZID er en kvalitativ analyse, mens man etterpå utfører en kvantitativ analyse ved å beregne sannsynlighetene for en mislykket operasjon. Det vil alltid være usikkerheter ved vurdering av sannsynlighetene i analysen, men det er allikevel svært nyttig å gjennomføre en slik analyse. Da kan man identifisere områdene med størst risiko, og hvor det er størst potensial for å redusere risikoen.

Det skjer arbeidsulykker regelmessig på norske oljeplattformer, og det er heller ikke risikofritt å skulle fjerne dem. I verste fall kan en ulykke under forberedelsesoperasjonene, reflyting, tauing eller riving ha alvorlige konsekvenser som tap av liv og miljøpåvirkning. I tillegg kommer de økonomiske konsekvensene.


15.02.2011