10 - Beskrivelse – fjerning av undervannssystemer

En olje og gass undervannsutbygging er en utbygging hvor innretningene er fysisk plassert på sjøbunnen. Produksjonsbrønnene bores ved hjelp av flytende borefartøyer, typisk halvt nedsenkbare borerigger. Brønnene blir komplettert på sjøbunnen med såkalte våte ventiltrær (wet trees). I de fleste undervannssystemene strømmer produksjonen gjennom undervanns ledninger (flowlines) til et produksjonssystem på overflaten for prosessering. Et enkelt undervannssystem kan bestå av en enkelt brønn som produserer til en nærliggende plattform. Mer komplekse systemer består av flere brønner som produserer gjennom en undervanns manifold og deretter via et felles ledningssystem til en produksjonsenhet som kan være lokalisert ute i havet eller på land. En rekke fleksible ledninger og kabler for styring og overvåkning går fra produksjonsanlegget til undervannsinnretningene.

 

10.1 Undervannsinnretninger

Typiske innretninger som inngår i en undervannsutbygging er:

a. Undervanns produksjonssystemer – SPS (Subsea Production Systems)

• Ventiltrær (X-Mas Trees)
• Kontrollsystemer
• Undervanns rammestrukturer (Subsea Templates)
• Undervanns manifolder (Subsea Manifolds)
• Brønnhodestrukturer (WHSs)
• Undervanns isolasjonsventiler (SSIVs)
• Beskyttelsesstrukturer for beskyttelse mot fiskeredskaper og fallende laster

b. Undervanns infrastruktur - SURF (Subsea Umbilicals, Risers, Flowlines)

• Endetermineringer av rørledninger (PLEM - Pipeline End Manifold og PLET - Pipe Line End Terminations, )
• Terminering av kontroll- og styreledninger (SUTAs - Subsea Umbilical Termination Assemblies)

c. Sammenkoblingsrør (Jumpers / Spools)

• Kontrolledninger (Umbilicals)
• Stigerørsledninger (Risers)
• Produksjons- og injeksjonsledninger (Flowlines, Injection Lines)
• Strømkabler (Power Cables)

d. Annet undervannsutstyr og avfall

• Betongmatter (for beskyttelse av rørledninger)
• Ankre og ankerfundamenter
• Ansamlinger av boreslam og sedimenter
• Annet skrot

Figurene under viser et eksempel på en typisk undervannsutbygging knyttet opp til et produksjonsskip, FPSO.

 

Figur 10-1:
Typisk felt med undervannsstrukturer som er tilknyttet en flytende innretning, FPSO (illustrasjon) [75]

 

10.1.1 Undervanns rammestrukturer (Subsea Templates) og manifolder (Subsea Manifolds)

Undervanns rammestrukturer og manifolder er fundament for brønnhoder (X-Mas trees), (moduliserte) manifoldstrukturer, styringssystemer, etc. Et undervanns produksjonssystem med seks ventiltrær som er knyttet opp mot en manifold er illustrert i figuren under. Dette arrangementet hvor ventiltrærne er samlet rundt manifolden er typisk for Vest Afrika og den meksikanske gulf.

 

Figur 10-2:
Typisk arrangement av et undervanns produksjonssystem utenom norsk sokkel [75]

 

I Norge er det et krav at alle undervannsstrukturer er beskyttet med egne rammer og paneler for å unngå hekting med fiskeredskaper. Dette medfører at rammestrukturer og manifolder på norsk sokkel blir relativt tyngre. Typiske løftevekter kan variere fra 150 til over 1000 tonn. Figuren under viser en undervanns manifold som er typisk for norske forhold.

 

Figur 10-3:
Typisk arrangement av brønner og manifold samlet i en rammestruktur på norsk sokkel [75]

 

Avhengig av bunnforholdene er rammestrukturene fundamentert enten ved sugeankre, stålskjørt eller peler for å kunne supportere og tåle vertikale og horisontale kreftene mot brønner og manifolder.

 

10.1.2 Betongmatter

Fleksible betongmatter brukes til beskyttelse av rørledninger og andre ledninger i nærheten av andre innretninger hvor det er fare for fallende laster eller fasthekting av fiskeredskaper. Betongmatter benyttes også for å sikre at ledningene holder seg stabile på sjøbunnen. De fleksible mattene består typisk av betongblokker som holdes sammen av polypropylen eller Kevlar tau. Typisk vekt er 5 – 20 tonn per matte.

 

Figur 10-4:
Betongmatte til beskyttelse av rørledningen [76]

 

Betongmattene installeres ved hjelp av konstruksjonsfartøy (CSV) og utstyr som vist i figuren nedenfor.

 

Figur 10-5:
Installasjon av betongmatte [77]

 

10.1.3 Forankringsstrukturer

Flytende produksjonsplattformer, lagerskip, strekkforankrede enheter (TLP) og andre flytende innretninger er forankret via kjetting eller wire til sine forankringspunkter, som kan være tradisjonelle ankre eller stål-/betongrør som er sugd ned i grunnen.

Figurene under illustrerer installasjon av sugeankre for flytende innretninger.

 

Figur 10-6:
Sugeanker til forankring av en flytende innretning [78]

 

 

Figur 10-7:
Installasjon av sugeankre [79]

 

10.1.4 Fleksible rørledninger, kabler og andre ledninger

Et flytende produksjonsanlegg (FPSO) har en rekke fleksible forbindelser mellom fartøyet og innretningene nede på sjøbunnen. Dette er fleksible (rør)ledninger som har ulike funksjoner, som for eksempel brønnstrøm, eksport, gassløft, injeksjon, styring og kontroll, etc. De fleksible ledningene kan ha oppdriftslegemer festet til seg, enten enkeltvis eller samlet for flere ledninger per oppdriftslegeme (eg. mid-water arches).

 

Figur 10-8:
Fleksible ledninger mellom et produksjonsskip og undervannsanlegget [80]

 

 

10.1.5 Borekaks og sedimenter

Boreoperasjoner medfører generering av to typer boreavfall; borekaks som er utboret steinmasse, og brukt borevæske. Borekaks vil alltid inneholde en del borevæske. Industrien bruker i dag i det alt vesentlige to typer borevæsker: mineraloljebasert og vannbasert. Myndighetene tillater utslipp av brukt vannbasert borevæske og borekaks etter søknad. I tillegg finnes det også syntetiske borevæsker som har vært benyttet i liten grad de siste årene. Hvis de benyttes, behandles syntetiske oljebaserte borevæsker etter samme regler som mineraloljebasert. I tillegg til produktene fra boreoperasjonene, vil det i ansamlingene med sedimenter også finnes sement og sand fra operasjonene med å sette foringsrør.

Ansamlingene med borekaks og sedimenter er betydelige i størrelse og kan i noen tilfeller komme opp i 15m høyde [81].

De mest aktuelle disponeringsalternativer for oljeholdig avfall er:

• Etterlate borekaksansamlingen uforstyrret
• Dekke over ansamlingen for beskyttelse
• Bioremediation (nedbryting vha. mikro-organismer)
• Fjerning og ilandbringelse
• Fjerning og reinjeksjon i en brønn
• Spredning utover sjøbunnen
• Behandling og disponering

Figuren under gir et inntrykk av mengden borekaks og -slam som samler seg opp under og rundt en plattform.

 

Figur 10-9:
Eksempel på ansamling av borekaks og sedimenter rundt en fast stålplattform [81]

 

 

10.2 Disponeringsmetode

Når brønnene slutter å produsere og det er bestemt at feltet skal stenges ned, må det planlegges for fjerning eller annen form for disponering av undervannsutstyret og ledningene på sjøbunnen.

Rørledninger og kabler vil, som en generell regel, kunne etterlates når de ikke er til ulempe eller utgjør en sikkerhetsmessig risiko for bunnfiske, sammenholdt med kostnadene med nedgraving, tildekking eller fjerning. Dette innebærer at rørledninger og kabler kan etterlates når det ikke drives slikt fiske av betydning, eller når rørledningene/kablene er forsvarlig nedgravd eller tildekket. I begge tilfeller er det en forutsetning at rørledningene og kablene er renset for stoffer som kan medføre skader på livet i havet. Der det ikke er forsvarlig å etterlate rørledninger og kabler på havbunnen, er nedgraving normalt en bedre løsning enn ilandbringelse. Se også kapittel 3.1.

Rensing og klargjøring av olje- og gassførende rørledninger, såkalt pigging, utføres ved at mekaniske plugger presses gjennom rørledningen, enten fra den faste plattformen, eller – i tilfelle undervannsutbygginger – fra et overflatefartøy. En etterlatt rørledning vil normalt være vannfylt og med åpne ender som oftest må beskyttes (overdekning eller nedgraving) for å unngå hekting av fiskeredskaper.

Når en flytende innretning, det være seg en halvt nedsenkbar plattform (semi), skip (FPSO/FSU) eller en strekkstagplattform (TLP), er ferdig på feltet, frigjøres innretningen for sine forankringsliner og fleksible stigerør, kabler og ledninger. Selve fartøyet disponeres enten ved gjenbruk på et annet felt eller det seiler/slepes til lands for opphugning. De avkappede ledningene med tilhørende utstyrselementer, ankerliner og ankerfester fjernes som del av undervannsinnretningene som er beskrevet i det etterfølgende.

 

10.2.1 Fjerning av undervannsinnretninger

Metoden for fjerning av undervannsutstyr er i hovedsak den samme som for installeringen, men i motsatt rekkefølge. Samme type fartøy og utstyr som brukes under installasjonen blir i stor grad brukt ved fjerningen.

Før fjerning må installasjonene frigjøres og klargjøres for oppløft. Det medfører at rørledninger, produksjons- og injeksjonsledninger, kabler og andre ledninger må frikuttes. Der det ikke er mulig å løfte opp fundamenteringen sammen med strukturen, må den delen av undervannsinnretningen som stikker opp over sjøbunnen frigjøres fra fundamentet. Det kan gjøres ved hjelp av spesielt undervannsutstyr som kutter stål.

For fjerning av større og tyngre undervannsutstyr som ramme- og manifoldstrukturer kreves ofte et tungløftefartøy. Bildet under er tatt fra installeringen av TOGI bunnramme (1500 tonn) ved hjelp av Saipem 7000.

 

Figur 10-10:
Installasjon av en brønnramme [82]

 

Undervannsinnretninger som veier mindre fjernes/disponeres normalt ved hjelp av egne fartøyer og utstyr for slikt bruk. Figur 10-11 viser et foto fra installeringen av Yme manifold om bord på installasjonsfartøyet (CSV) «Normand Installer». Strukturen veier 164 tonn.

 

Figur 10-11:
Installering av Yme manifoldstruktur [83]

 

Subsea 7 er et eksempel på en undervannsoperatør som disponerer en flåte med fartøyer og utstyr som er egnet til fjerning av lettere undervannsutstyr. Deres ‘Seven Viking’ er et eksempel på et relativt moderne konstruksjons- og vedlikeholdsfartøy (CSV/IMR). Hoveddimensjoner er 106,5m x 24,5m og er utstyrt med en 135t@13m hiv-kompensert (AHC) offshore kran, to arbeids-ROVer og har et håndteringssystem for undervannsmoduler opp til 70t. Fartøyet har dynamisk posisjoneringssystem, oppnår en hastighet på 14 knop og har innkvarteringsmuligheter for 90 personer. Se bilde under.

 

Figur 10-12:
Eksempel (1) på konstruksjons- og installasjonsfartøy (CSV/IMR) [84]

 

Subsea 7 har sju tilsvarende fartøy i sin flåte, og det finnes en rekke andre operatører av CSV/IMR fartøyer som tilbyr tilsvarende tjenester. Se for øvrig kapittel 14.3.

‘Skandi Skansen’ tilhører DOF og er et eksempel på en type CSV fartøy som kan håndtere tyngre utstyr for bl.a. håndtering av beskyttelsesmatter, steindumping og grøfting. Skandi Skansen er utstyrt med en 250 tonns hovedkran (A-Frame) og har et dekksareal på 1070 m2. Den kan løfte og låre utstyr gjennom en 7,2 x 7,2 m brønn (moonpool) og har innkvarteringsmuligheter for 90 personer.

 

Figur 10-13:
Eksempel (2) på konstruksjons- og installasjonsfartøy (CSV/IMR) [85]

 

10.2.2 Undervannskutting

Det meste av undervannsutstyr som skal fjernes og løftes opp til overflaten må kappes løst først. Det finnes forskjellige utstyr som egner seg til undervanns kutting av eksempelvis lastebøyer, ankerkjettinger, rørledninger, risere og pæler i stål, fleksible ledninger og rammestrukturer. Alle slike operasjoner støttes av konstruksjonsfartøyer (CSVs) utstyrt med egne undervanns ROVer. Avhengig av forhold og behov kan en velge mellom en rekke verktøy for undervannskutting, som for eksempel:

• Vinkelslipemaskiner
• Sirkelsager
• Hydrauliske sakser
• Utstyr for diamantwirekutting (DWC)
• Skjæremaskiner
• Høytrykks sandblåsing

Disse verktøyene vil kreve mekanisk og/eller hydraulisk grensesnitt mot og styres/plasseres av en ROV. Figur 10-14 og Figur 10-15 viser eksempler på undervanns kutteverktøy.

 

Figur 10-14:
Diamant wiresag for undervanns stålkutting [86]

 

Figur 10-15:
Utstyr for kabelkutting [87]

 

10.2.3 Steindumping

Etter fjerning av undervannsinnretninger vil det være behov for å dekke over gjenværende utstyr som stikker opp, jevne ut frie spenn på rørledninger og lignende. I de tilfellene ansamlingene med borekaks og boreslam skal fjernes og bringes til lands for behandling, krever det egnet fjerningsutstyr, og i de tilfellene hvor ansamlingene kan bli liggende igjen på sjøbunnen kan det være behov for å dekke over med fyllmasser for å hindre forurensning til omgivelsene.

Ved tildekningsopersjoner bringes steinmassene ut til feltet og plasseres ved hjelp av egne eller tilpassede fartøyer som kan være av typen Side Stone Installation Vessel (SSIV), Side Stone Dumping Vessel (SSDV) eller Flexible Fallpipe Vessel (FFV). Sistnevnte type er mest brukt i forbindelse med fjerning av undervannsinnretninger og bruker ROV assistert utstyr for nøyaktig plassering av steinmassene på sjøbunnen. Se figuren under.

 

Figur 10-16:
Steindumping fra CSV fartøy [88]

 

Ved utplassering av større mengder masser som for eksempel til overdekning av borekaksansamlinger, trengs større typer steindumpingsfartøy. Et eksempel er vist i figuren under.

 

Figur 10-17:
Eksempel på steindumpingsfartøy med fallrør (fall-pipe) [81]

 

Figuren under viser enden av fallrøret (fall-pipe) som kan fjernstyres for nøyaktig posisjonering over droppstedet.

 

Figur 10-18:
Steindumping over rørledning [89]

 

10.2.4 Mudringsutstyr

Det finnes forskjellige metoder og typer utstyr for å fjerne borekaks fra sjøbunnen. Figuren under viser et eksempel på et undervanns mudringsutstyr som blir operert fra et arbeidsfartøy.

 

Figur 10-19:
Overflatefartøy som opererer et undervanns mudringsutstyr [81]

 

Opprydding på sjøbunnen er noe av det siste som skjer i forbindelse med fjerningsarbeidene offshore, enten det gjelder plattform- eller undervannsutbygninger. Tilstanden rundt innretningene etter avsluttet operasjon må dokumenteres gjennom kartlegging ved hjelp av egnet utstyr for bunnundersøkelser. I noen tilfeller blir det foretatt tester med fisketrål over det klargjorte området for å dokumentere at fiskeutstyret ikke kan hekte seg fast.

Figur 10-20 viser eksempler på skrot og utstyr som blir tatt opp i forbindelse med oppryddingsarbeider på sjøbunnen.

 

Figur 10-20:
Eksempel på utstyr og skrot som er tatt opp fra sjøbunnen [90]

 

 

10.3 Eksempler på fjerning av undervannsinnretninger

 

10.3.1 Nordøst Frigg

Nordøst Frigg var den første innretningen som ble fjernet på norsk sokkel. Feltet ble bygget ut på 102 meters vanndybde med seks undervanns brønnhoder samlet i en bunnramme og et ubemannet kontrolltårn 150 meter unna for fjernstyring og kontroll av gassbrønnene fra Frigg QP plattformen. Kontrolltårnet (126m lengde og 15m diameter) var festet via et universalledd til et betongfundament. Gassen gikk i rør (18 km) til Friggfeltet og ble behandlet på Frigg TCP2. Nordøst Frigg var den første satellitten i Nordsjøen som ble satt i produksjon ved hjelp av undervannsteknologi og en feltkontrollstasjon [91]. Brønnrammen ble installert i juni 1981, og gassproduksjonen startet i 1983.

 

Figur 10-21:
Nordøst Frigg feltutbygging. Første fjernstyrte undervannsutbygging i Nordsjøen.

 

Feltet ble stengt ned i 1993 og innretningen ble fjernet og resirkulert i 1996. Stolt Comex Seaways og Kværner Installasjon sto for fjerningen. Kontrolltårnet og betongfundamentet ble gjenbrukt som småbåthavn, og plattformdekket ble gjenbrukt som treningssenter på Tau utenfor Stavanger. Også den 390 tonn tunge bunnrammen ble løftet opp og fraktet til land. Rammen ble hugget opp, smeltet om og resirkulert. De hydrauliske styringskablene mellom rammen og kontrolltårnet ble tatt til land og destruert.

 

10.3.2 TOGI

TOGI (Troll Oil Gas Injection) var en undervanns utbygging på ca. 300 m vanndyp og leverte gass (1991 til 2002) fra Trollfeltet til injisering i Osebergfeltet. TOGI installasjonene ble fjernstyrt og kontrollert fra Oseberg 48 km unna, og var det første undervannsprosjektet i sitt slag i Nordsjøen. TOGI ble bygd ut ved en bunnramme som i hovedsak rommet fem produksjonsbrønner for injeksjonsgassen, en manifoldenhet samt utstyr for kontroll og styring av brønnene. Brønnene ble plugget i 2004. Før fjerning ble den på forhånd rensede rørledningen, kabel og kontrolledningene kappet, og de fire pælene som holder rammen på plass ble kuttet innvendig 5 m under havbunnen. Saipems løftefartøy S7000 ble i 2012 brukt til fjerningen av den ca. 1500 tonn tunge bunnrammen som ble levert til AF Decoms anlegg i Vats for gjenvinning. Bilde av TOGI bunnramme er vist under.

 

Figur 10-22:
TOGI bunnramme. Fjernet i 2012 [92]

 

10.3.3 Tommeliten Gamma

Tommeliten Gamma var bygget ut for å produsere gass med assosiert kondensat fra seks produksjonsbrønner. Feltet ble bygd ut med et undervannsanlegg som ble kontrollert fra Edda plattformen, 11,7 km unna. Plattformen tok imot produksjonen fra havbunnsbrønnene via rørledninger.

Foruten utstyret på Edda plattformen, besto Tommeliten anleggene av følgende hovedelementer:

• En bunnramme med seks produksjonsbrønner
• To produksjonslinjer og en testlinje
• En hydraulisk og en elektrisk kontrollkabel

 

Figur 10-23:
Feltutbygging på Tommeliten [93]

 

Bunnrammen hadde følgende dimensjoner: L=42,5 m, B=27,2m, H=11,4m. Vekten i luft var ca. 800 tonn. Bunnrammen inneholdt seks brønnslisser, produksjons- og testmanifold og elektrisk og hydraulisk distribusjonssystem.

Bunnrammen ble installert (1988) over en forboringsramme og pælt fast til havbunnen. Forboringsrammen hadde en vekt i luft på 95,8 tonn. Tommeliten bunnramme ble fjernet og brakt til lands (Stavanger) for opphogging i 2001.