Peling på Valhall Kollaps og reparasjonsarbeider

Transkript

1 part of Aker Peling på Valhall Kollaps og reparasjonsarbeider NGF møte 15. februar 2010 Torstein Alm, Aker Jacket Technology AS 2008 Aker Solutions

2 Peling på Valhall Kollaps og reparasjonsarbeider Valhall Kort oversikt Hendelsesforløpet Undersøkelser Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Offshore installasjon av Piggyback Årsaksforklaringer Sluttbemerkning Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

3 Valhall Kort oversikt Det sydligste feltet i Norsk Sektor av Nordsjøen med BP som operatør Vanndyp ca 70 meter Utbygd med 3 plattformer på tidlig 80 tall av Aker og Kværner (Bolig plattform - boreplattform - prosess plattform) Plattformene har jackets som understell med peler rammet til ca. 40 meter Ny boreplattform installert i 1996 på jacket med peler til 62 meter Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

4 Valhall Kort oversikt Valhall Feltet sett sydfra Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

5 Valhall Kort oversikt Aker tildelt kontrakt på bygging av ny produksjons plattform i (Valhall IP Injection production) Design av peler ble basert på undersøkelser fra 1978 for den første utbyggingen, samt erfaringer fra ramming av peler til WP plattformen i 1996 Jacket og topside ferdig bygd sommeren 2002 Jacket vekt: 3800 tonn Topside design vekt: tonn Valhall Jacketen ble transportert til feltet i midten av august 2002 Jacket en ble løftet av lekteren, plassert i riktig posisjon, og satt på sjøbunnen i løpet av august Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

6 Valhall Kort oversikt Valhall installert på sjøbunnen Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

7 Hendelsesforløpet Pelerammingen 21. aug. Første 6 piler plassert i pele sleever Første pel rammet - STOPP aug. Neste 5 peler rammet - 2 stoppet tidlig 3 gikk til planlagt dybde aug. Siste 2 peler ble plassert i føringer og rammet begge stoppet tidlig aug. Nivå for innvendig jordplugg ble målt. Det ble så tatt avgjørelse om at installasjonsfartøyet ble demobilisert og at topside ble sendt tilbake til Stord. Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

8 Hendelsesforløpet Status Dybder av peler P3 67.0m P m P m 67m 72m P m North West North East Valhall IP Platform P8 53.0m P m South West 67m South East 67m P5 67m P6 67m Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

9 Hendelsesforløpet Grunnforhold Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

10 Undersøkelser Mulige årsaker (umiddelbare forslag) Unormal høy innvendig friksjon pga innvendige tykkelsesendringer av pelens veggtykkelse Lokale hindringer ved pelespiss stein? Første forslag til løsning Utboring av intern jordplugg fjerning av eventuell hindring Fortsette ramming av pelene til endelig penetrasjon Utføre sementering (grouting) mellom peler og pele sleever, og installere topside Følgelig ble en Jack-up Rig ble innleid for å utføre: Grunnundersøkelser internt i pelene Utboring av jordplugg ned til pelspiss Fjerning av eventuelle hindringer ved spissen Undersøkelse av pelenes innside v.hj.a. kamera og sonar Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

11 Undersøkelser Felt-undersøkelser med Jack-Up riggen Rowan Gorilla Geotekniske boringer internt i 2 av hjørnepelene (i SV hjørne) Ytterligere en boring utvendig av pelene Fullstendig utboring av jordplugg innvendig i de samme pelene Undersøkelse av pelenes innside ved bruk av kamera og sonar. Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

12 Undersøkelser Resultat av målinger med sonar Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

13 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Problem definisjon Pilespiss har kollapset og kan ikke repareres. Videre ramming til de planlagte dybdene anses for umulig. For korte penetrasjoner av pelene medfører for liten vertikal bæreevne, både på strekk og trykk Sveiselarvene på pelene pile weld beads passer nå ikke med tilsvarende sveiselarver i pele sleevene, og det er ikke mulig å få til in akseptable forbindelse mellom pel og pelesleeve. Pelenes veggtykkelser ved sjøbunnsnivå er nå for liten siden det planlagte tverrsnittet nå er langt over, og pelene vil nå ikke tåle de beregnede bøyemomenter. Løsning Bygge ny Jacket (enten en modifisering av den gamle eller en helt ny), eller Forsterkning av hvert av hjørnene som tilfredsstiller alle ovenstående mangler Piggyback (ryggsekk) løsning ble presentert Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

14 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Piggyback konseptet Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

15 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

16 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Beskrivelse av Konsept Den eksisterende pilen kuttes inni sleeven, ca. 3 meters over sjøbunnen og denne løftes opp. Intern jord plugg fjernes ned til ca. 15 meters dybde En ny peletopp med utvendige sveiselarver sikrer friksjonen for den sementerte forbindelsen mellom pel og sleeve. En front insert er forbundet med den nye pele toppen og penetrerer innvendig i den eksisterende pelen En ny pelesleeve festes utvendig til toppen av den nye pelen ved en platekonstruksjon Front insert sementeres til eksisterende pel og ny peletopp sementeres til eksisterende sleeve i en operasjon fra bunnen av konstruksjonen Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

17 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Kraft-gang - Trykk Last fra Jacket Lasten overføres til øvre insert gjennom den nye sementerte forbindelsen En mindre del overføres videre til den nye pelen 50 % av lasten overføres direkte til toppen av eksisterende pel ved trykk gjennom sementen 50 % av lasten overføres videre ned til front insert. Fra front insert overføres lasten videre til eksisterende pel via en plain pipe sementert forbindelse. Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

18 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Kraftgang - Strekk Last fra Jacket Lasten overføres til øvre insert via den nye sementerte forbindelsen En mindre del overføres videre til ny pel Resterende del av lasten overføres videre ned til front insert. Fra front insert overføres lasten til eksisterende pel gjennom en plain pipe sementert frobindelse Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

19 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Piggyback design utfordringer: Kutting av eksisterende peler innenfor toleransene og uten å skade den utvendige sleeven. Installasjons toleranser Vibrasjoner og dynamiske krefter under ramming av ny pel Aksept for bruk av super fast sement (pumpbarhet fylling av hulrom) Verificasjon av kapasitet for den sementerte forbindelsen Introduserer vi nå noen nye svake punkter Må verifiseres ve kollaps-analyser. Ny verifikasjon av oppførsel under operasjon (ekstrem kondisjon og utmatting) Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

20 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Cutting existing piles 80 mm thick plate Dimpled surface on back plate 5 mm deep 100 mm Interface Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

21 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Installasjons toleranser Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

22 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Dynamiske støt under ramming av ny pel Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

23 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Super fast betong (fcu = 160 MPa) Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

24 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Verifikasjon av kapasitet av sementert forbindelse Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

25 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Verifikasjon av kapasitet av sementert forbindelse Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

26 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Kollaps analyser Laveste RSR = 2.70 Kritisk brudd er overbelastning av pelenes aksialkapasitet etterfulgt av knekking av skråstivere (Braces) Brace buckles Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

27 Reparasjonsarbeider Design av Piggyback Ny verifikasjon under operasjon Ekstrem belasting og utmatting Marginal økt belasting i nedre del av jacket bein på grunn av økt bøying Ingen effekt på utmatting Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

28 Offshore installasjon av Piggyback Utlasting av Piggyback fra Aker Verdal Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

29 Offshore installasjon av Piggyback Piggyback Installasjon av Saipem S 7000 August 2003 Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

30 Offshore installasjon av Piggyback Piggyback Installasjon Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

31 Offshore installasjon av Piggyback Piggyback - Final driving and grouting Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

32 Offshore installasjon Topside installasjon Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

33 Offshore installasjon Topside installasjon Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

34 Offshore installasjon Topside installation Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

35 Noen Nøkkeltall Piggyback noen nøkkeltall: Piggyback vekt 400 ton pr stykk Vekt ny insert 200 ton Vekt nye peler 250 tonn hver Medgått tid - konseptutvikling: 1300 timer Medgått tid - detaljprosjektering 5600 timer Total fabrikasjons kostnader Ca 80 mill (ca. 80 kr / kg) Total prosjekterings kostnader: Ca 8 mill (inkludert DnV testing på ca 3 mill) Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

36 Årsaksforklaringer To uavhengige ekspertpaneler ble nedsatt (en nominert av Aker og en nominert av BP) den 12. desember Disse skulle få identiske underlag og arbeide uavhengige av hverandre. Foreløpig rapport skulle fremlegges samtidig av to panelene, og de kunne da kommentere på hverandres konklusjoner Endelig rapport ble fremlagt 13 mai 2003 Ekspertpanelene Besto av: Panel A Gordon Jackson Arup Energy Gudmund Eiksund Sintef Jørgen Amdahl NTH Fritz Nowacki NGI Marc Randolph (UWA) (Carl Erbrich Adv. Geomech) Panel B Gunnar Solland DnV Richard Jardine IC David Nethercott IC Steinar Nordahl NTH Kees van Zandwijk Heerema Svein Roar Østmo - Geoservice Kun kontaktpersonene fra BP (Kevin Hampson) og Aker skulle kunne kommunisere med panelene, og da alltid som en felles kommunikasjon Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

37 Årsaksforklaringer Konklusjoner fra panelene Begge panelene var nok enige om at den direkte årsaken til pile refusal var at pelespissen kollapset ved at denne fikk for høy sideveis belastning som førte til flytning av stålet på spissen. Videre ramming førte så til økt belastning, og en progressiv kollaps der spissen ble bøyd innover helt til total motstand oversteg kraften fra hammeren. Begge panelene var også enige om at den lokale utforming av pelespissen vil føre til økte innadrettede spenninger som vil kunne bidra til kollaps. Spenningen størrelse vil være avhengige av pelespissen vinkel og grunnforholdenes fasthet En serie andre forhold vil også kunne bidra til initielle skader/deformasjoner, og disse ble gitt varierende vekt Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

38 Årsaksforklaringer Hovedkonklusjoner fra Panel A Significant sway motions observed before driving could have caused permanent tip deformations Sand that was plugging two pile sleeves might have restrained the pile tip sufficiently for permanent deformations to have occured A possible sloping sandlayer could have generated asymmetric driving resistance that could have caused any initial ovality to increase A range in cone resistance of 50 to 100 MPa, and a best estimate of 80 MPa seemed realsitic for the sand layer in which the piles refused. The pile tip was predicted not to bend plastically when driven through soils with the assumed cone resistance of 80 MPa. Tip bending occured only if the radial stress on the chamfer exceeded about 25 MPa, which in turn required soil having a cone resistance that was twice the credible maximum. It is concluded that either an initial ovality exceeding 40 mm by some degree would be required to cause collapse or additional effects may have exacerbated the rate of growth of deformations. Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

39 Årsaksforklaringer Installasjon av peler og værobservasjon 4,5 4,0 3,5 P7 P6 P8 P5 Wave Height 3,0 2,5 2,0 P2 P3 Full penetration Refused Piles 1,5 P4 1,0 P1 0,5 0,0 20-aug 21-aug 22-aug 23-aug 24-aug 25-aug Date - time Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

40 Årsaksforklaringer Detaljutforming av nedre del av peleføring (pilesleeve) Pel Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

41 Årsaksforklaringer Panel A Rapport fra Arup Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

42 Årsaksforklaringer Hovedkonklusjoner fra Panel B (med synkende viktighetsgrad) The unexpectedly dense, resistant and thick sand layer The chamfered pile tip Potential lateral variation in sands properties Possibly out of roundness at pile end caused by sway of piles Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

43 Epilog Uenighet mellom BP og Aker endte med forlik senhøstes Skyld og ansvar ble dermed ikke avgjort. Forliket omfattet dessuten hele leveransen av plattformen ikke bare konsekvensene av at pelene ble ødelagt under rammingen Aker ble tildelt kontrakt på jacket for ny PH (Prosess og Hotell) på Valhall våren 2007 Design av fundamentering ble utført basert på nye grunn-undersøkelser utført i et omfang man sjelden har sett maken til. Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

44 Epilog virkelige grunnforhold Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

45 Epilog Peledesign Ny platform Maksimum penetrasjon av peler ble bestemt til 44 meter Pelene hadde butt spiss, og konstant veggtykkelse på 80 mm Jacket en ble installert i Juni 2009, og pelerammingen gikk som forventet Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

46 Epilog Valhall PH Jacket ferdig installert i 2009 Takk for oppmerksomheten Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

47 Copyright Copyright of all published material including photographs, drawings and images in this document remains vested in Aker Solutions and third party contributors as appropriate. Accordingly, neither the whole nor any part of this document shall be reproduced in any form nor used in any manner without express prior permission and applicable acknowledgements. No trademark, copyright or other notice shall be altered or removed from any reproduction. Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker

48 Disclaimer This Presentation includes and is based, inter alia, on forward-looking information and statements that are subject to risks and uncertainties that could cause actual results to differ. These statements and this Presentation are based on current expectations, estimates and projections about global economic conditions, the economic conditions of the regions and industries that are major markets for Aker Solutions ASA and Aker Solutions ASA s (including subsidiaries and affiliates) lines of business. These expectations, estimates and projections are generally identifiable by statements containing words such as expects, believes, estimates or similar expressions. Important factors that could cause actual results to differ materially from those expectations include, among others, economic and market conditions in the geographic areas and industries that are or will be major markets for Aker Solutions businesses, oil prices, market acceptance of new products and services, changes in governmental regulations, interest rates, fluctuations in currency exchange rates and such other factors as may be discussed from time to time in the Presentation. Although Aker Solutions ASA believes that its expectations and the Presentation are based upon reasonable assumptions, it can give no assurance that those expectations will be achieved or that the actual results will be as set out in the Presentation. Aker Solutions ASA is making no representation or warranty, expressed or implied, as to the accuracy, reliability or completeness of the Presentation, and neither Aker Solutions ASA nor any of its directors, officers or employees will have any liability to you or any other persons resulting from your use. Aker Solutions consists of many legally independent entities, constituting their own separate identities. Aker Solutions is used as the common brand or trade mark for most of these entities. In this presentation we may sometimes use Aker Solutions, we or us when we refer to Aker Solutions companies in general or where no useful purpose is served by identifying any particular Aker Solutions company. Aker Jacket Technology AS Slide Aker Solutions part of Aker