Classification: Internal Status: Draft Regelverk og Designmetoder Tolking og Konsekvenser Tekna Seminar Dynamisk Posisjonering og Forankring av Flytende Offshore Installasjoner, 26-27 februar 2008 Kjell Larsen, StatoilHydro
2 Innhold Overordnet rammeverk mht designkrav på norsk sokkel - Oversikt - Tolking og konsekvenser Designmetodikk hovedvekt på lastvirkning i ankerliner
3 Overordnede rammer : Ptils HMS forskrifter Rammeforskriften 9: Prinsipper for risikoreduksjon 13: Styringssystem for HMS 15: Verifikasjoner Innretningsforskriften 10: Belastninger, lastvirkninger og motstand - Ulykkeslaster og naturlaster med årlig sannsynlighet større enn eller lik 10-4, skal ikke medføre tap av en hovedsikkerhetsfunkjon. - En hovedsikkerhetsfunksjon er HOVEDBÆREEVNE, bl.a. posisjonering/forankring Spesifikke designkrav til forankringssystemer : Innretningsforkriftens 64: Forankring og posisjonering
4 Innretningsforskriften 64 Denne viser til : a) Sjøfartsdirektoratets forskrifter : - 1994 : nr123 ( Produksjonsforskriften ) - 1987 : nr857 ( Ankringsforskriften ) b) ISO 19901-7 (overlevelsestilstand) Viktige begreper : Inntil og I nærheten Lavfrekvente bevegelser Dynamisk analyse
5 Tolking Innretningsforskrift 64 Krav til sikkerhetsfaktorer Innretninger med Produksjonsanlegg Andre innretninger (MODU, Flotell) Produksjonsforskriften nr.123, 1994 Er innretningen I NÆRHETEN? Nei Ja Er innretningen INNTIL? Ja Er innretningen INNTIL? Nei Ankringsforskriften nr.857, 1987 Er innretningen I NÆRHETEN? Nei Ja Ja Nei Operasjon 2,5 (kl3) 2,5 (kl3) 2,5 (kl3) 2,5 (kl3) 2,5 2,5 Overlevelse 1,65 (kl1) 2,3 (kl2) 2,5 (kl3) 2,5 (kl3) 2,5*(kravet er 1,65 for 1 lb) 1,65
Hvorfor er tolkingen av Inntil og I nærheten viktig for borerigger og floteller? 6 Grensetilstand Krav til sikkerhetsfaktor i overlevelsestilstand Inntil (Forskrift 123) I nærheten (forskrift 857) (for liner som går bort fra) Alle andre (forskrift 857) Intakt 2.5 2.5* 1.65 1 linebrudd 1.65 1.65 1.25 2 linebrudd 1.65 - - Trenden ser jo fornuftig ut fordi kravene til forankringssystemet øker når avstanden til andre installasjoner minker!..men hva med størrelsen på sikkerhetsfaktoren..
7 Inntil : forslag foreligger INNTIL : StatoilHydros definisjon (bekreftet av Ptil 28/6-06) : a) Gangveien mellom innretningene er tilkoblet eller b) Sikkerhetsfaktorene i de resterende ankerliner er mindre enn 1.0 i overlevelsestilstand, etter bortfall av alle liner i verste hjørne eller c) Minste avstand mellom innretningene er mindre enn 10 m etter bortfall av alle liner i verste hjørne. I nærheten Inntil Installasjon
8 I nærheten er mer uklart! Hvordan definere dette på en fornuftig måte? Må ha noe med konsekvens av avdrift å gjøre. Må være lett å forholde seg til.
9 I nærheten : forslag I nærheten Inntil Installasjon I NÆRHETEN : Sjøfartsdirektoratet har p.t. ingen spesifikk definisjon av "i nærheten av" en annen installasjon. men avstanden må være av en slik størrelse at det ikke er umiddelbar og overhengende fare for å kunne drive inn i en annen installasjon ved tap av ankerholdekraft på flere liner. Men SDIR sier : Et flotell i "standoff" vil derfor være "i nærheten" av den andre installasjonen
10 I nærheten : flere forslag Driftdistanse (m) Driftdistanse - rig i fri drift 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 10 20 30 40 Tid (minutter) Installasjon Inntil I nærheten Vindhastighet = 20 m/s Vindhastighet = 40 m/s Vindhastighet = 30 m/s a) tilsvarer avstanden en innretning driver i løpet av tiden det tar å evakuere innretningen selv og nærliggende installasjoner b) avstanden må være så stor at en kan dokumentere lav nok sannsynlighet for kollisjon med den andre installasjonen. Iht Innretningsforskriftens 10, skal denne sannsynligheten være mindre enn 10-4 pr år.
11 I nærheten og Inntil ISO og DNV DNV (OS-E301) POSMOOR : 300m for semis, 2 skipslengder for skip. 150m for floteller såfremt det kan vises at tap av alle liner ikke medfører kollisjon. ISO 19901-7 Stationkeeping systems. Har en definisjon av inntil ( proximity ) som sier at dersom installasjon er innenfor en radius som tilsvarer en offset gitt av 1.0 i sikkerhetsfaktor, så er installasjonen inntil.
12 Sammenligning sikkerhetsfaktorer. Flotell. Survival. Tilstand SDs forskrift 123 Inntil Klasse 3 100 års vær SDs forskrift 857 I nærheten - 100 års vær ISO 19901-7 Norsk Annex Klasse 2 10 års vær DNV OS E301 **) Klasse 1 ***) 100 års vær Inntakt 2.5 2.5 *) 2.0 1.1<sf<1.5 1 LB 1.65 1.65 1.35 1.0<sf<1.1 2 LB 1.65 (10 års vær) - - - *) Ikke krav, men som en konsekvens av krav til 1 LB. **) Kapasitet settes lik 95% av linas bruddstyrke ***) For flotell i stand-off med min. 150m avstand til innretning. Dokumentert at kollisjon ikke finner sted ved tap av alle liner i et hjørne.
13 Belastning, linestyrke og sikkerhetsfaktor Beregningsmetodikk : Det er avgjørende at vi bruker en bestemt oppskrift Kvalitet på utstyr : - Grad av degradering (korrosjon, slitasje, sprekker, løse bolter etc) Virkelig BELASTNING Sikkerhetsfaktor Sikkerhetsfaktor Virkelig STYRKE Beregnet 10års last Beregnet 100års last Krav til styrke Belastning, Styrke
14 Belastninger Noen Presiseringer Vind Bølger Middelavdrift : x m Strøm Linestrekk : T Dynamisk bevegelse : x d Middelavdrift, X m : eksiteres av krefter fra vind, strøm og bølger Dynamisk bevegelse, X d : sum av lavfrekvent (X LF ) og bølgefrekvent (X BF ) bevegelse X LF : Eksiteres av bølger og vind, men dempes av strøm X BF : Eksiteres kun av bølger, respons uavhengig av ankersystem (slakkforankring)
Kvasistatisk vs Dynamisk analyse 15 Kvasistatisk analyse Dynamisk analyse T = toppstrekk, kvasist. X d = dyn. bevegelse w= vekt EA = aksialstivhet l = linelengde EA w T X d a K d EA w T X d T = toppstrekk, dyn. X d = dyn. bevegelse w= vekt EA = aksialstivhet l= linelengde K d = dragmotstand a = akselerasjon T/x d T/X d = k E = Elastisk stivhet = EA/l Dynamisk analyse Økende X d : økt innvirkning fra dragmotstand Kvasistatisk analyse T/X d = k ks = Kvasistatisk stivhet ω
Eksempel beregning av dynamisk linestrekk borerigg 300m vanndyp på Norsk Sokkel Dynamisk 16 Kvasistatisk
17 Avsluttende Kommentarer Regelverket åpner for ulik tolking som kan resultere i betydelig forskjell på sikkerhetsnivået for oppankringene. - Inntil og I nærheten - Hvilken oppskrift skal brukes for beregning av maksimal belastning (karakteristisk strekk) Det har vært betydelig forbedring av kunnskap knyttet til designmetoder og kvalitet på viktige utstyrskomponenter de siste 20 åra. Sikkerhetsfaktorene har endret seg lite. Hvilket sikkerhetsnivå har vi i dag? Det må synliggjøres hvilket sikkerhetsnivå vi sikter oss inn mot i fremtidig design. Overordnet gjelder 10 i Innretningsforskriften (sannsynlighet for svikt < 10-4 pr år). Gjeldende regelverk er under revisjon. Vi forventer en god dialog!