Hva er en undervanns (subsea) fundament strukturer?

Undervanns fundament strukturer og- eller en beskyttelses struktur er en viktig del av et subsea produksjonssystem installert på havbunnen. Hensikten med strukturen er å permanent sikre det undersjøiske utstyret til havbunnen og samtidig gi beskyttelse mot driftsmessige og tilfeldige belastninger gjennom designens levetid.

Undervanns Fundamenter

Formålet med undervanns fundament strukturer er å sikre undervannsmodulene til havbunnen. Fundamentene kan installeres separat, integreres i beskyttelsesstrukturer eller helt integreres med undervannsmanifold modulen.

eSubsea utfører prosjektering (engineering), analyse og design av alle typer av undervanns fundament strukturer.

Undervanns fundament strukturer - eSubsea

For myke havbunnsforhold (leire / myk sand) vil fundamentet trenge inn med sugeankre / skjørt, oftest ved hjelp av et ROV-assistert sugesystem. For bæring av undervannsmodulene egenvekt og for å tåle installasjons- og driftsbelastning, har bunnen av fundamentet mudmat områder som hviler og støtter på havbunnen.

Fundamentet må utformes for lasttilfeller som fabrikasjon, utlastning, transport, installasjon, peling, jordskjelv, rørlednings- og spool belastninger, fiske, fallende gjenstander, borelaster (hvis template fundamenter).

Fundamenter

Valg av grunnleggende konsept og detaljdesign av disse systemene er avhengig av lokale havbunnsforhold, størrelse og vekt på komponenten (grenrør, PLET / PLEM, Inline-sleder, UTA, SDU, juletre og spoler). I tillegg er tekniske krav fra koder og standarder og feltoperatørens egne preferanser og krav design drivere.

Typer av undervannsfundamenter - eSubsea

De vanligste subsea strukturer fundament typene er sugeanker (enten enkle eller i klynger som normalt er en 4-pod), skjørt med fundament (med eller uten peler) og gravitasjons baserte fundament strukturer.

Beskyttelsesstrukturene kan kategoriseres som frittstående (der det ikke er kontakt mellom undervannsmodulen og beskyttelsesstrukturen), integrert med en undervanns template manifold eller integrert med en bore template.

Et kritisk utvalgskriterium er kravet til beskyttelse. De fleste strukturer vil ha krav om beskyttelse mot fallende gjenstander eller objekter. Det kreves derfor et tak paneler eller luke over undervannsutstyret. Subsea utstyr kan beskyttes lokalt av konstruksjonsstålrammer eller GRP-deksler. Hvis utstyret i seg selv har tilstrekkelig strukturell styrke til å tåle det fallende objekt kravet, er det ikke behov for ytterligere beskyttelse.

Vektbegrensninger kan være en del av evalueringen ettersom installasjonsfartøy allerede kan være valgt med en viss krankapasitet. Den totale vekten er for høy; en egen beskyttelsesstruktur bør vurderes. Vekten av konstruksjonene vil også kreve at konstruksjonsrammen utformes til visse dimensjoner.

Lastetilfellene på stedet vil gi det nødvendige mudmat området og skjørt / ankerdimensjonen.

Kravet om fiskevern vil gi utformingen av den ytre omkretsen av strukturen. Strukturen kan være åpen, delvis lukket eller helt lukket basert på det lokale kravet eller feltoperatørens preferanser.

Som et eksempel vil manglende overholdelse av krav til overtråling føre til en ekstra belastning som skal innføres, som igjen vil kreve stor struktur eller peler. Å velge det optimale fundamentet og beskyttelseskonseptet er nøkkelen til et kostnadseffektivt undervannsprosjekt eller undervanns produksjonssystem.

Typer av Fundament Strukturer

eSubsea utfører prosjektering, struktur analyser og design og verifikasjon av følgende typer undervanns fundament strukturer som vil bli beskrevet mer detaljert nedenfor:

  • Skjørt med mudmat
  • Peler
  • Tyngdekraft basert
  • Sugeanker
  • Frittstående fundamenter
  • Cluster manifold integrert
  • Bore template integrert
  • Klumpvekter

Fundamenter med skjørt

Skjørtede fundamenter kan brukes der jorda i sjøbunnen er fast nok (leire) til å gi sidelengs motstand ved å bruke skjørt som trenger inn i havbunnen (normalt 2 m dybde). Det kan hende at det er nødvendig med sug i tillegg, da strukturen selv trenger inn til ønsket dybde av egenvekt og hviler på mudmat områdene. Hvis det er nødvendig med sug, kan mudmat tettes og inkludere sugehull og påføres undertrykk i mudmat kamrene senker strukturen til måldybden. Skjørtede fundamenter kan brukes til de fleste typer undervannsmoduler som bore templater, cluster manifolder og PLEMer.

Pele fundament strukturer

For hardere og ofte sandholdige jordforhold, der sugeankre ikke vil trenge inn i ønsket dybde, kan peling brukes til å feste fundamentet til havbunnen. De fire hjørnene av fundamentet vil være pele guider. Strukturen vil bli installert, og en hammer driver pelene, ofte 20-30 meter dype. Pele driver vil være et ekstra lastetilfelle for dette alternativet, og tilstrekkelig mudmat areal bør sikres.

Tyngdekraftbasert fundament

For hard og veldig hard havbunn kan et gravitasjonsbasert fundament brukes. Det tyngdekrafts baserte fundamentet støttes av mudmat områder og støttes horisontalt av friksjonen mellom havbunnen og strukturen. Friksjonen er et resultat av sjøbunnen / stålfriksjonen og kan økes ved å legge små skjørt til omkretsen av mudmat områdene. 

Sugeanker fundamenter

Sugeanker fundamenter eller suge kassonger brukes til myk / ultramyk bunn. De er raske å installere og kostnadseffektive. Lengde og diameter på ankeret / haugen bestemmes av den nødvendige bæreevne eller geotekniske kapasitet (vekten på undersvanns modul og belastninger) i kombinasjon med de lokale jordforholdene. Det kreves god informasjon om jordparametere for å designe suge pelend lengde for optimalt.

Sugeanker fundament strukturer - eSubsea

Forankringene selv trenger inn i en dybde og sug påføres for å trenge inn til måldybden. Suge påføres en sugeluke på toppen av ankerrommet. For dypt vann og veldig myke jordforhold der fiskebeskyttelse ikke er nødvendig, brukes enkelt sugeanker med en sentral styremast som undervannsmodulen vil lande ut på. For tunge bore templater med integrert beskyttelse og frittstående beskyttelsesstruktur, er ofte fire sugeankre samlet sammen for å danne fundamentstrukturen.

Sugeanker fundamentene er også mye brukt som forankring og som flytende havvindfundamenter.

Frittstående fundamenter

Den frittstående beskyttelsesstrukturen er installert over undervannsmodulen. Den har sitt eget fundament, vanligvis sugeankre på hvert av de fire av hjørnene. Store rørformede hjørneelementer støtter topptaket. Sidene kan være åpne eller lukkede ved å inkludere uker som gir ytterligere beskyttelse for utstikkende utstyr, for eksempel rørspoleforbindelser. Den øverste delen av strukturen har luker som kan åpnes og lukkes for å fjerne eller installere utskiftbare undervannskomponenter. En klaring mellom toppen av modulen og beskyttelsesstrukturen gir enkel tilgang for subsea ROV uten å åpne lukene.

Integrert cluster manifold struktur

Ved å kombinere rammen med beskyttelsesstrukturen og rammen med fundamentstrukturen kan du beskytte undervannsgrenene. Manifoldmodulen kan enten integreres eller hentes separat, noe som betyr at manifoldmodulen kan hentes til overflaten uten å måtte hente fundament / beskyttelsesstruktur. De fire hjørnene på strukturen kan også ha havehylser slik at strukturen kan stables til havbunnen.

Bore drilling template integrert fundament

Bore templater har ofte integrert fundament og beskyttelsesstruktur. Hoved grunnen for dette er den totale vektbesparelsen sammenlignet med å ha den separate. Den tunge vekten av bore templater krevde store rørformede konstruksjonselementer som også er nødvendige for fiskevern. Subsea strukturen kan være åpen, delvis eller helt lukket av luker. For integrerte strukturer vil spesiell oppmerksomhet rettes mot ROV-tilgang.

Klump vekter

Klump vekt fundamentet er en versjon av det tyngdekrafts baserte fundamentet for hard og veldig hard havbunn. Klump vekter får også sin horisontale lastekapasitet fra friksjonen mellom havbunnen og strukturen.

Gjeldende koder og standarder for design av undervanns fundament strukturer.