Sapinhoá-Lula NE BSRシステムの見直し

Claudio Paschoa • 17 9月 2018

（画像：海底7）

Deepwater Riserの処分（イメージ：2H Offshore）

BSRシステムレンディション（画像：Subsea 7）

ブラジル沖合の深海原塩鉱床の探査と生産は、大きな技術的課題を引き起こしている。いくつかの貯水池は2,000mの水の下にあり、2,000mほどの塩を掘削する必要があります。探査の挑戦は難しいものの、生産上の課題はそれほど大きなものではありません。多数の生産井および注入井が大型貯水池に設置されているため、石油とガスを生産FPSOに確実かつ安全に運ぶことの困難さは、深刻な水深によって複雑化しています。

2011年にSubsea 7は、サントス盆地のSapinhoá-Lula NEフィールドに設置された4つの分離されたライザーシステムについて、全国オペレーターであるPetrobrasの臍帯、ライザー、フローライン（SURF）ブラジルで現在までに授与されているSURF契約（EPIC）SURF契約を締結しました。多くの井戸を単一のFPSOに接続する先駆的技術は、UFRJ（リオデジャネイロ連邦大学）とUSP（サンパウロ大学）の支援を得て、ペトロブラスの研究センター（Cenpes）とSubsea 7によって開発されました。。このプロジェクトでは、表面から約250メートル下にある4つの巨大な2,800トンの水中ブイの設置が必要でした。システムは、分離された配置の小さな領域の各フィールドに45ライザー/臍の組み合わせを収容するように設計されています。 Subsea 7の適用範囲は、具体的には、7.5インチの生産ラインが18本、9.5インチの注水ラインが3本、8インチのガス注入ラインが6本ある、3.9kmの鋼製カテナリライザーでした。

ブイ支援型ライザー（BSR）
Petrobrasとそのパートナーは、プロジェクトの最も効果的なソリューションとしてBuoy Supported Risers（BSR）システムを選択しました。 Subsea 7のシニアプロダクトマネージャであるIvan Cruzは、システムの性能と設置要件を達成するために、さまざまな革新的な技術が適用されていると説明しました。フレキシブルジャンパーをプリインストールされたブイに接続することにより、角度接続モジュール（ACM）の作成がBSRシステムに不可欠であることが証明されました。ライザーが多数設置されているため、ブイはさまざまな位置に取り付けることができ、ACMによって15°までの角度で整列された接続が確実に安全に行え、オフショアの接続時間が短縮されます。 BSRシステム内で、ACMを導入すると、流体の流れが1つのインタフェースポイントに減少し、それによってさらなる潜在的な漏れ経路を排除することによってコストが削減され、信頼性が向上する。

BSR係留を成功させるための主な要件は、テザー調整を使用して各ブイを安定させ位置決めすることでした。ここでの主な課題は、適切なテザー材の選択であり、所望の張力調整のバランスをとるために軸方向の剛性が好ましいことを保証し、隣接するテザーを密接に維持しながら製造および設置中の初期弛緩を制御することであった。鋼製空気充填パイプは、テンションレッグプラットホーム（TLP）に一般的に使用される材料であるが、軸方向の剛性の緩やかな減少が好ましく、隣接するテザーと長さ調整との間の単純なトップテンションが可能である。 BSRが垂直運動している間に適用された腱の伸びの有意な増加は、ミスアライメントおよびシステムの損傷の可能性が高いため、許容可能なアプローチではなかったであろう。

取り組む必要があった同様に重要な技術的問題は、負の浮力と寸法への影響を最小限に抑える潜在的な潜水能力であった。被覆されたスパイラルストランドワイヤは、他の係留システムで長い実績を有しており、27年間のサービス寿命のすべての要件を満たすことが判明したため、最終的にシース螺旋撚線（SSW）が選択されました。ストレッチは過大ではありませんが、必要な箇所でコネクタにラインをロックするなど、オフショアでの設置が簡単な長さ測定の許容誤差の影響を最小限に抑えるのに十分です。

深海の課題
Sapinhoá-Lula NE貯水池の開発は大きな技術課題でした。革新的なBSRのコンセプトは、当時の業界独自の設計であり、FPSOライザーの動きを最小限に抑えました。この構成では、フローティングプラットフォームの動きが剛体ライザーに一体的に伝達されることはなく、疲労のために損傷が軽減され、厳しい海洋学的条件においても耐用年数が保証されます。 Cenpesのパイプとライザーの技術管理のコンサルタントであるRicardo Francisによれば、ブイは一日に24万バレルの石油の生産を担当しています。「硬質線材のダイナミクスを利用するためのブイシステムを研究しました.H2SやCO2などのガスの存在による鋼の腐食を防ぐコーティングが内部にあり、このコーティングにはより厳しい計算手順があります。ブイ、これらのラインの有用な寿命が大幅に増加し、塩生産前の分野での生産が可能になった。そこから、ブイをプロダクションプラットフォームに接続するジャンパーと呼ばれるフレキシブルなラインが配置されます。プロダクションをPEUに持ち込むことに加え、ダイナミックな動きを吸収することを目的としています。これがBSRの主なアイデアです」と彼は言います。

海洋の井戸からFPSOに油とガスを運ぶ配管を保持するブイで、プラットフォームにかかる負荷を軽減します。別の利点は、生産プラットフォームが到着する前にライザーを設置できることです。「経済的優位性は生産の見込みであった。生産部門に入る前にすべてを準備すれば、ライザーを接続するだけで3〜6ヶ月の生産が可能になります」とリカルド氏は語ります。最初のBSRのインストールには問題がありましたが、この最初のインストールでは遅れていましたが、2014年に稼動して以来、システムはスムーズに動作しており、大きな問題はなく、将来の他の深海のプレ塩の演劇で使用される。

BSRシステムに関連するいくつかの技術課題を見てみましょう：

リール式設置法による耐腐食合金（CRA）機械的に裏打ちされたBuBiパイプを効率的に設置する方法。
Angular Connection Module（ACM）の開発。このユニークなエンジニアリング機能は、接続の数と潜在的なリークパスを最小限に抑えてブイのハードウェアを大幅に簡素化しました。
400トンのテンションが可能なライザー設置用のツールで、27個のSCRを確実に配置できます。
合金625溶接で作られた塑性ひずみ管継手の最先端の破壊力学工学評価。
テンションレッグプラットホーム（TLP）のものに類似しているが、設置を簡単にし、必要な動的性能を達成するためにスパイラルストランドケーブルとチェーンを使用する新規なテザー張り張り係留システム。
ブイの自然オフセットおよびほぼ2キロメートルの長いテザーの潜在的な長さ変化に関連する頂角変動に耐えることができるテザーベースのテンションシステムと、
ファンデーションへの接続を簡単にするための下部コネクタデバイス。これらすべての技術革新の結果、既存の技術の増強と結果、そしてまったく新しく画期的な技術を組み合わせることで、2つのリザーバの生産率と低ダウンタイムを維持するために不可欠な完全なBSRシステムが生まれました。