Главная » CADmaster №1(86) 2017 » Проектирование промышленных объектов Аналитические функции SACS помогают модернизировать устаревшие нефтедобывающие платформы
Срок эксплуатации платформ
Oil & Natural Gas Corporation Limited (ONGC) добывает нефть на западных шельфовых месторождениях у побережья Мумбаи (Индия). Вместо списания стационарных платформ опорного блока, произведенных в 1970-х годах, компания ONGC решила переквалифицировать конструкции для дальнейшего использования. Проект стоимостью 150 млн долларов предусматривал структурную оценку 265 платформ, основная часть которых находится в эксплуатации 25 лет и дольше. 90 процентов этих сооружений предстояло укрепить, разработать и реализовать другие меры, препятствующие их разрушению, а затем заново сертифицировать на предмет соответствия отраслевым требованиям безопасности. Анализ конструкций осуществлялся с помощью SACS и SACS Collapse — при продлении срока эксплуатации платформ эти программные решения от Bentley Systems стали неотъемлемой частью методологии ONGC.
Исследования, проведенные в ходе анализа, включали в себя моделирование повреждений, усиление элементов, дополнительное моделирование свай. SACS и SACS Collapse позволяют выполнять несколько видов анализа с изменением параметров для оптимизации мер по усилению/пересмотру характеристик. Каждая переквалификация не только обеспечивает непрерывность нефтедобычи, но и позволяет избежать установки дополнительной платформы (стоимостью 25 млн долларов) для замены основной.
Непрерывное производство
ONGC — индийское государственное предприятие со штаб-квартирой в Дехрадуне — представляет собой многонациональную корпорацию и крупнейшую в стране компанию в области разведки и добычи нефти. Нефтеразведка и разработка шельфа Индии начались в 1976 году, а сегодня здесь, как уже сказано, действует 265 стационарных платформ, работающих на глубинах от 25 до 90 метров. Ресурс большинства этих сооружений, рассчитанных на эксплуатацию в течение 25 лет, уже истек. Некоторые платформы подверглись реконструкции с учетом изменившихся условий или для повышения нефтеотдачи пластов, другие были признаны несоответствующими требованиям Управления по безопасности нефтяной промышленности (Oil Industry Safety Directorate, OISD).
Вывод этих платформ из эксплуатации означал бы существенное сокращение нефтедобычи: до 1000 баррелей в сутки по каждой из них. ONGC решила переквалифицировать платформы еще на 10−15 лет непрерывной службы. Этот процесс включал в себя инспекцию и пересмотр характеристик для платформ, которые были оценены как несоответствующие или находящиеся на грани несоответствия. Проведение анализа осложнялось значительным возрастом платформ, изношенностью элементов конструкций, а также изменениями оригинального проекта, внесенными в ходе предшествовавших ремонтов и модернизаций.
Платформы необходимо поддерживать в рабочем состоянии не только ради того чтобы избежать потерь при производстве нефти, но и для обеспечения безопасности персонала, защиты морской среды. Безопасность прежде всего!
Итеративная оптимизация
Выбрав универсальные проектные и аналитические приложения SACS и SACS Collapse, компания ONGC создала единую методологию, которая сделала возможным осуществление комплексного анализа платформ при различных параметрах. Итеративный аналитический процесс позволил сопоставить альтернативные варианты ремонта конструкций и приведения их в соответствие действующим стандартам безопасности, выявить недостатки конструкций, оптимизировать меры по восстановлению. Некоторые из этих мер были очень простыми — например, ограничение обрастания подводной части, удаление излишнего оборудования и аппаратуры, другие (в том числе модернизация компонентов конструкций) оказались довольно сложными.
Поврежденные платформы оценивались с помощью реализованной в SACS функции моделирования вмятин. Этот экономящий время процесс состоял из выбора сечения элемента, содержащего вмятину, и моделирование такого элемента для оценки прочности. Для большинства платформ с повреждениями в конструкциях компания ONGC использовала SACS вместе с SACS Collapse — средством нелинейного анализа разрушений для определения точек соединений элементов конструкций и/или элементов, требующих усиления. Элементы, которые при проектном анализе были определены как перенапряженные, затем проверялись с использованием SACS Collapse: инженеры выясняли предельное сопротивление разрыву. Далее можно было приступать к проработке вариантов усиления.
Для соединений с недостаточной прочностью сжатия проверялась возможность усиления с помощью заполняющего раствора. Для соединений с недостаточными характеристиками прочности растяжения оценивались возможности усиления с помощью заполняющего раствора или металлических зажимов. Все эти операции выполнялись посредством ПО SACS. Учитывалась в конечном анализе и простота установки.
Существенные изменения нагрузки также требуют тщательной проверки свай, дефекты которых часто возникали из-за несоответствия материала или перегрузки почвы. Для некоторых платформ оказалось достаточным снизить нагрузку, в других случаях применялись дополнительные сваи. В этой части шельфового месторождения установка свай на существующих платформах проводилась впервые, поэтому ONGC пришлось разработать технологию проектирования, изготовления, монтажа свай и переноса нагрузки. Схема распределения нагрузки на новых сваях учитывает вес конструкции каркаса и надводной части конструкции, а также прочность соединения свай с грунтом. Итерационный анализ SACS позволил оптимально рассчитать материал, размер и расстановку свай.
Быстрый и точный анализ
Зная состояние компонентов конструкций, инженеры смогли легко проанализировать и пересмотреть ситуации отказа конструкций каркаса. Итерационная методология оптимизации гарантировала, что каждая реконструированная платформа получала достаточный запас прочности. Анализ показал, что большинство старых конструкций каркаса не соответствовало требованиям OISD — прежде всего вследствие позднейших изменений проекта. Эффективным решением для оптимизации мер по исправлению положения стало выполнение анализа с изменяемыми параметрами в программном обеспечении Bentley.
Совместимость SACS и SACS Collapse расширила возможности команды при изучении различных вариантов усиления конструкций, а также сэкономила немало времени и средств. В частности, одно только проведение одновременных анализов в SACS и SACS Collapse позволило сэкономить на каждой платформе не менее 12 часов. Когда нелинейный анализ прочности прошли десять платформ, экономия составила 120 часов и 4000 долларов.
Сэкономленные средства
Анализ конструкций, проведенный с помощью ПО Bentley, обеспечил непрерывную работу существующих платформ — и получение постоянной прибыли. Меры по усилению конструкций/недопущению разрушения потребовали значительно меньших затрат, чем замена платформы. Даже те платформы, где осуществлялась установка дополнительных свай, а итоговые затраты составили около 10−15 млн долларов, были переквалифицированы за сумму куда меньшую, чем стоимость новой платформы (40 млн долларов). Поскольку замена таких платформ не понадобилась, ONGC получила по каждой из них чистую экономию в размере 25 млн долларов.
За год компания ONGC обеспечивает поставку 40 млн тонн нефти — при ежегодных потребностях страны, определяемых в 160 млн тонн. Переквалификация и пересертификация морских сооружений каркаса добавили к срокам службы каждой платформы по 10−15 лет. На каждой платформе добывается в среднем по 1000 баррелей нефти в день. Не менее важно, что укрепление конструкций платформы обеспечило безопасные условия работы сотрудников компании, защиту инвестиций ONGC в морские платформы, а также сохранение морской среды западной части шельфа.
«Широкий диапазон приложений, предлагаемых Bentley, обеспечил более эффективное управление активами».
Динеш Кумар,
GGM, руководитель подразделения,
Институт инженерных и океанских технологий
Oil & Natural Gas Corporation (IEOT-ONGC)
Краткое описание проекта
Компания
Oil & Natural Gas Corporation Limited
Решение
Техника освоения континентального шельфа
Местоположение
Мумбаи, Махараштра (Индия)
Цели проекта
- Оценка исправности конструкций каркасных платформ для дальнейшего длительного использования в западной части шельфового нефтяного месторождения у побережья Мумбаи.
- Изучение мер по усилению конструкций/смягчению требований для соответствия нормам Управления по безопасности нефтяной промышленности (Oil Industry Safety Directorate, OISD).
- Оптимизация рекомендованных мер для переквалификации платформ на дополнительные 10−15 лет службы.
Продукты, использованные в ходе реализации проекта
SACS, SACS Collapse
Скачать статью в формате PDF — 1.91 Мбайт |