Einführung in eine Jack Up Rig

Ein Jack Up ist eine Art von Offshore-Bohrinseln. Es besteht aus einem Rumpf, Beinen und einem Hebesystem und ein Jack-up-Rig kann zum Offshore-Standort geschleppt werden, und dann seine Beine in den Meeresboden senken, um den Rumpf anzuheben, wodurch ein stabiles Arbeitsdeck entsteht, das stark genug ist, um mit den erforderlichen Umweltbelastungen fertig zu werden.

Ein weiterer Vorteil von Jack Up Rigs besteht darin, dass sie bei hohen Windgeschwindigkeiten und mit erheblichen Wellenhöhen sowie in Wassertiefen bis zu 500 Fuß betrieben werden können. Da der Wagenheber letztendlich vom Meeresboden gestützt wird, werden sie normalerweise bei der Ankunft am vorgesehenen Standort vorgespannt, um die Art der Beinlasten zu simulieren, denen sie ausgesetzt sind. Dies stellt sicher, dass der Meeresboden, sobald das Rigg vollständig aufgebockt und in Betrieb ist, eine starke Grundlage für das Rigg bieten kann.

Die Offshore-Industrie hat seit über 60 Jahren erhebliche Verwendung von Jack-Up-Rigs gemacht. Sie sind besonders nützlich für Explorationsbohrungen, da sie relativ einfach einzurichten sind und auch ausreichend Produktions-, Unterkunfts- und Wartungsbereiche bieten. Im Laufe der Jahre sind Jack Ups in Bezug auf das, was sie tun können, an ihre Grenzen gestoßen. Dazu gehören ihre Decklastgrenzen sowohl im flotten als auch im erhöhten Zustand, ihre Umwelt- und Bohrgrenzen, und der Boden, oder Fundament, Grenzen. Durch das Verschieben dieser Grenzen konnten Bohrunternehmen tiefere Gewässer erkunden, tiefe Reservoirs unter rauen Bedingungen bohren und sogar in Gebieten mit instabilen Böden und Fundamenten bohren.

Komponenten von Jack Up Rigs

Jede Jack Up-Einheit besteht aus drei Hauptkomponenten: dem Rumpf, den Beinen und Fundamenten sowie der Ausrüstung, die auf dem Jack Up verwendet wird. Jede dieser Komponenten wird im Folgenden beschrieben und ihre Funktionen werden ebenfalls erläutert.

Rumpf

Ähnlich wie der Rumpf eines Bootes ist der Rumpf einer Jack-Up-Einheit wasserdicht und beherbergt oder unterstützt die Ausrüstung, Systeme und das Personal, die für den normalen Betrieb erforderlich sind. Während der Wagenheber über Wasser ist, Der Rumpf bietet auch den Auftrieb, der erforderlich ist, um das Absinken des Wagenhebers zu verhindern. Die Parameter des Rumpfes können abhängig von den verschiedenen Betriebsmodi der Einheit variieren.

Abbildung 1 – Rumpf

Je größer die Länge und Tiefe des Rumpfes ist, desto mehr variable Decklast und Ausrüstung kann die Jack Up-Einheit tragen. Dies gilt insbesondere im flottenmodus, da der Deckraum vergrößert und der Auftrieb erhöht wird. Größere Rümpfe haben einen weiteren Vorteil, da sie innen und außen einen größeren Raum für Rohrleitungen und Maschinen bieten und klare Arbeitsbereiche ermöglichen. Größere Rümpfe können auch eine größere Vorlastkapazität aufweisen, was mehr Flexibilität beim Vorladen ermöglicht.

Größere Rümpfe haben jedoch einige Nachteile. Sie sind häufig höheren Wind-, Strom- und Wellenlasten ausgesetzt. Da ein größerer Rumpf das Gewicht des Wagenhebers erhöht, benötigen sie darüber hinaus zusätzliche Hubheber mit einer größeren Kapazität, um das Gerät sicher anzuheben und zu halten. Schließlich hat zusätzliches Gewicht einen Einfluss auf die natürliche Periode des Hebers, während er sich im erhöhten Modus befindet.

Ein weiterer Faktor, der einen direkten Einfluss auf die Höhe der variablen Decklast hat, die getragen werden kann, sowie die Schwimmstabilität, ist der Tiefgang des Rumpfes. Dies bezieht sich auf den Abstand zwischen der schwimmenden Wasserlinie und der Grundlinie des Rumpfes. Der Tiefgang des Rumpfes hat eine entgegengesetzte Beziehung zum Freibord des Rumpfes, was sich auf den Abstand zwischen der schwimmenden Wasserlinie und dem Hauptdeck des Rumpfes bezieht. Wenn also der Tiefgang eines Wagenhebers zunimmt, nimmt das Freibord um den gleichen Betrag ab.

Bei zwei Wagenhebern mit identischem Rumpf wiegt der mit dem tieferen Tiefgang mehr. Dieses zusätzliche Gewicht könnte entweder vom Leichtgewicht oder von der variablen Decklast herrühren. Andererseits leidet die Einheit mit dem tieferen Tiefgang im Vergleich zu ihrem flacheren Gegenstück unter einer verringerten Flottestabilität. Der einflussreichste Faktor für die Flottestabilität eines Jack-Up-Geräts ist jedoch sein Freibord. Wenn die Rumpf- und Beinlänge von zwei Jack-Ups identisch ist, hat derjenige mit einem größeren Freibord die höhere Flottestabilität.

Beine und Stand

Die Beine und Standfüße eines Jack-Ups sind aus Stahl gefertigt und dienen dazu, den Rumpf zu stützen, während die Einheit angehoben ist, und bieten die notwendige Stabilität, um seitlichen Belastungen standzuhalten. Fundamente werden verwendet, um die Bodenauflagefläche zu vergrößern, was bedeutet, dass der Wagenheber in Bereichen mit geringerer Bodenfestigkeit verwendet werden kann, als wenn es eine kleinere Auflagefläche gäbe. Beide Beine und Fundamente haben mehrere Eigenschaften, die die Art und Weise beeinflussen, wie das Gerät sowohl im erhöhten als auch im flotten Modus reagiert, und es ist daher wichtig, diese Eigenschaften zu verstehen.

Abbildung 2 – Beine

Die Beine einer Jack Up-Einheit können sich bis zu 500 Fuß über die Wasseroberfläche erstrecken, wenn die Einheit geschleppt wird, selbst wenn sie vollständig eingefahren sind. Größere und längere Beine haben in der Regel den größten Einfluss auf die Flottstabilität einer Jack-Up-Einheit. Aufgrund der großen Windfläche der Beine und des hohen Gewichts, das einen hohen Schwerpunkt verursacht, wird die Schwimmstabilität negativ beeinflusst. Einheiten mit größeren Beinen sind weniger stabil als andere Einheiten mit derselben Rumpfkonfiguration und demselben Tiefgang.

Wenn sich das Gerät im erhöhten Modus befindet, werden seine Beine von Wellen-, Wind- und Strombelastungen beeinflusst. Neben den Umweltbedingungen ist die Größe dieser Lasten ein Ergebnis der Wassertiefe, des Luftspalts (der Abstand zwischen der Basislinie des Rumpfes und der Wasserlinie) und wie weit die Fundamente in den Meeresboden eindringen. Eine allgemeine Regel ist, dass je größer die Beine und Fundamente sind, desto mehr Belastung wird durch Wind, Wellen und Strömung auf sie ausgeübt.

Je nach Ausführung und Größe weisen unterschiedliche Beine eine unterschiedliche Seitensteifigkeit auf. Dies bezieht sich auf die Menge an Last, die erforderlich ist, um eine Durchbiegung der Einheit zu erzeugen. Diese Steifigkeit nimmt mit zunehmender Wassertiefe ab, und in höheren Tiefen hat die Biegesteifigkeit (Sehnenbereich und -abstand) einen viel größeren Einfluss als die Schersteifigkeit (Strebe). Die Beinsteifigkeit steht in direktem Zusammenhang mit der Steifigkeit des Wagenhebers, während sich das Gerät im erhöhten Modus befindet, was sich auf die Höhe des Rumpfes und die natürliche Periode des Wagenhebers auswirkt.

Bohrgerätausrüstung

Jede Hubeinheit benötigt bestimmte Ausrüstung, um ihren Zweck zu erfüllen. Diese Ausrüstung hat daher Auswirkungen auf die Rumpfgröße und das Leichtgewicht des gesamten Rigs. Die auf Jack-Up-Rigs verwendete Ausrüstung kann in drei Hauptklassifizierungen unterteilt werden: Schiffsausrüstung, Missionsausrüstung und Hebeausrüstung.

Die Schiffsausrüstung ist alles, was nicht direkt mit der Missionsausrüstung zusammenhängt. Diese Schiffsausrüstungskategorie umfasst daher alle Geräte, die man von einem gewöhnlichen Seefahrzeug erwarten kann, wie z. B. einen Dieselmotor, Ölleitungen, elektrische Geräte, Rettungsboote, Radar und Sonar, Kommunikationsgeräte usw. Während all diese Ausrüstung nicht direkt für die Mission des Rigs relevant ist, ist es dennoch wichtig, das Personal an Bord des Rigs zu unterstützen und es ihm zu ermöglichen, alleine auf See zu operieren. Die Schiffsausrüstung wird normalerweise als Teil des Leichtgewichts des Rigs eingestuft.

Abbildung 3 – Missionsausrüstung

Wie oben erwähnt, umfasst die Missionsausrüstung alles an Bord des Jack Up Rigs, was es ihm ermöglicht, seine Mission zu erfüllen. Natürlich wird dies variieren, je nachdem, was genau diese Mission ist, sowie die einzelnen Jack Up. Zum Beispiel, Zwei Jack-Up-Rigs, die beide für Explorationsbohrungen verwendet wurden, verwenden möglicherweise nicht genau die gleiche Art von Ausrüstung. Missionsausrüstung umfasst Dinge wie Kräne, Schlammpumpen und Rohrleitungen, Bohrtürme, Bohrkontrollsysteme, Gaswarngeräte und Alarme und so weiter. Im Gegensatz zu Schiffsausrüstung, Missionsausrüstung wird nicht immer als Teil des Leichtgewichts eingestuft, da sich einige Werkzeuge wie Zementeinheiten möglicherweise nicht immer an Bord des Wagenhebers befinden. Schließlich deckt die Hebeausrüstung alles ab, was dazu beiträgt, dass der Wagenheber seine Beine und seinen Rumpf anheben, absenken und verriegeln kann.

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