Offshore lastesystemer

Offshore lastesystemer er laget for å overføre hydrokarboner (som regel råolje) på en sikker måte fra en oljeplattform til et tankskip. Lastene kan representere både helserisiko for mannskap og fare for miljøet. Overføringssystemet og tankskipene har til dels kompliserte systemer for å tømme lasten fra plattformene, overføre den og å fylle tankskipene.
På verdensbasis er det flere systemer i bruk. De mest brukte systemene er listet nedenfor. De markedsføres under forskjellige navn avhengig av leverandør. I tillegg er det utviklet et stort antall andre systemer til ulike formål, men som ikke er kommet lengre enn til tegnebrettet.
Ved direkte overføring av olje fra plattformen (oftest en FPSO (Floating Production Storage and Offloading) eller FSU (Floating Storage Unit)) til tankskipet trengs det systemer i begge ender av overføringen.
SDS (engelsk stern discharge system) er systemet på plattformen. Det består av en pumpe som kan pumpe råoljen. Videre en slange (engelsk hose) og en trosse (engelsk hawser). Når de ikke er i bruk, er slangen og trossen oftest rullet opp på en trommel.
Slangene er typisk fra 120 meter lange og har en tykkelse på 16 eller 20 tommer. De har typisk en kapasitet på å overføre mellom 4 000 og 10 000 m olje per time. Høy kapasitet gir kortere tid for å fylle tankskipet og kortere ventetid på feltet, men kan gi større utslipp om uhellet er ute og høyere investeringer i utstyr.
Trossene er vanligvis laget av fibertau eller kevlar, men en del av trossen er kjetting for å kunne få en effektiv festing av trossen på tankskipet.
Rundt slangetrommelen lages det normalt en mellom 10 og 20 cm høy kant (engelsk gutter bars) for å hindre at mindre oljeutslipp eller oljesøl går direkte i sjøen.
BLS (engelsk bow loading systems) er systemet på tankskipet. Det består av vinsjer, kjettingstopper, manifold, ventiler med tilhørende rørarrangement og lagerplass til trossen.
Baugen på tankskipet manøvreres mot hekken til plattformen til en avstand på 70 til 100 m. For noen av de nyeste løsningene prøver en å ha en avstand på om lag 200 m, der baugen på tankskipet ikke peker mot produksjonsplattformen (inkludert "bananløsning"). Tankskipet holdes i posisjon og rett retning med dynamisk posisjonering. Plattformen kobles til tankskipet ved at en tynn line enten skytes direkte fra plattformen til tankskipet med et luftgevær, eller at linen først overføres til et standbyfartøy som så skyter den over til tankskipet. Linen er 3-4 mm tykk og kalles gjerne skyteline. Skytelina brukes til å overføre forløperen (et tykkere tau). Forløperen bruker denne til å trekke trossen over fra plattformen til tankskipet. Trossen blir trukket over til tankskipet med en fortøyningsvinsj. Første del av trossa er kjetting, og den festes i en kjettingstopper. Trossen skal bidra til at slangen ikke får for mye strekk. Strekket overvåkes også ved strekkmålinger med tilknyttede alarmer. Trossen vil ryke før slangene får skadelige horisontallaster, og før vinsjen eller kjettingstopperne ryker. Trosser har i noen tilfeller røket på norsk sokkel, forårsaket av overlast, slitasje eller nedbryting. En vil normalt ikke koble seg til dersom signifikant bølgehøyde er mer enn 4,5 m.
På kjettingen er det festet en sjakkel med en slangetrosse. Ved hjelp av trossen blir lasteslangen overført. Det er en endekobling på slangen som overføres, som kobles til en ventil på tankskipet. Type ventil varierer mellom leverandørene, og kan være en kuleventil (som levereres av APL) eller et system med svivler (som levereres av Aker Pusnes). Rørsystemet på tankskipet blir klargjort. Etter flere automatiske kontroller ved kontrollinstrumenter for overvåking og telemetri, og etter visuelle inspeksjoner blir det gitt klarsignal («grønn linje» - «green line») fra tankskipet, om at overføringen kan starte. Plattformen starter så pumpingen og oljen fordeles i tankene på tankskipet.
Dersom noen del av den grønne linjen skulle falle ut under pumpingen, vil det føre til automatisk og kontrollert stansing av pumpingen ("ESD1") eller automatisk frakobling av slangen ("ESD2"), avhengig av hva som er galt. I tillegg kan operasjonen stanses manualt. Slangen vil ligge i sjøen. Dersom en nødutløser slangen vil slangen kunne svinge tilbake og treffe produksjonsinnretningen eller havbunnen, og bli skadet. Noe olje vil også gå i sjøen. Slangen må etter slike hendelser kontrolles og inspiseres, før den kan tas i bruk igjen.
Når lastingen er avsluttet blir lasteslangen spylt med sjøvann, for å få ut de siste restene av olje. Slangen fylles så med nitrogen. En kobler så slangen og trossen fra, og den dras tilbake på trommelen på plattformen. Ved frakoblingen vil omtrent en desiliter olje gå på sjøen. Tankskipet tar så lasten med til land.
Tandemlasting fra produksjonsplattformer til tankskip foregår fra Balderfeltet, Jotunfeltet, Alvheimfeltet, Nornefeltet, Glitnefeltet, Vargfeltet, Skarvfeltet, Njordfeltet, Goliatfeltet og Knarrfeltet. Det er også planlagt fra Aasta Hansteen-feltet og Johan Castberg-feltet.
ALP (engelsk articulated loading platform) eller SPM (engelsk single point mooring) er systemer som består av en vertikal søyle festet til havbunnen. Det er et roterbart ledd på havbunnen. På toppen av søylen er det gjerne et mindre oppholdsrom for de som gjør vedlikehold og et helikopterdekk.
Oljen kommer i rørledning fra plattformen til bøyen og overføres gjennom en kuleventil på havbunnen, inn i søylen, ut en utstikkende bom på bøyen, via slanger til tankskipet.
Tankskipet styres til det er like ved bommen på bøyen. Slangen på bommen trekkes over på tankskipet, og lastingen kan begynnes.
I Norge har det vært slike systemer på Statfjord C SPM fra 1984 til 2012, Statfjord A ALP fra 1977 til ca 1986, Statfjord B SPM fra 1982 til ca 1990, Gullfaks SPM 1 fra 1986 til 2014 og Gullfaks SPM 2 fra 1987 til 2014.
Det finnes også systemer med forankrede bøyer som flyter i sjøen. De er mest brukt der det er mildere bølgeklima enn i Norge.
CALM-bøyer (engelsk Catenary Anchor Leg Mooring) ble testet i Sverige første gang i 1958. To bøyer ble installert på Ekofisk i 1970, og tatt i bruk i 1971. De ble betegnet SBM-1 og SBM-2. De ble tatt ut av bruk da oljerørledningen fra Ekofisk til Teeside ble åpnet i 1975. Av leverandører av slike bøyer finner vi APL i Arendal, som blant annet har levert til Daliafeltet utenfor Angola.
Draugen FLP (engelsk Floating loading platform) har vært i bruk fra 1993, men ble fjernet i 2012. Det var en forankret bøye, der den øverste delen består av en vertikal søyle, som for de leddlagrede tårnene.
Selve overføringen av oljen er mye likt som for leddlagrede tårn.
UKOLS (engelsk Ugland-Kongsberg Offshore Loading System) eller bare OLS er en undervannsbøye med et oppdriftlegeme. Bøyen holdes i vannsøylen av oppdriften. Når tankskipet ikke er tilstede flyter bøyen om lag 55 meter under havflaten. Den er ikke forankret og holdes på plass av oppdriften og slangen. Den øverste delen av slangen henger ned fra bøyen mot havbunnen.
Når tankskipet kommer, vil et hjelpefartøy plukke opp slangen. Den vil overføre slangen til tankskipet. Koblingshodet på lasteslangen blir så koblet til et ventilhode i baugen på tankskipet.
Oljen overføres fra plattformen i rørledning til havbunnsramma, går gjennom et stigerør opp til en svivel som er festet under bøyen og overføres via et fleksibelt stigerør (slange) til baugen på tankskipet.
I Norge er systemet brukt på Statfjordfeltet og Gullfaks, med bøyene Statfjord OLS A som ble tatt i bruk i 7. mai 1987, Statfjord OLS B som ble tatt i bruk 23. september 1990, Gullfaks OLS 1 som ble tatt i bruk juni/juli 2014, og Gullfaks OLS 2 som ble tatt i bruk i september 2014.
Et liknende systemet ble i 2012 installert på Draugenfeltet, og omtales som Framo submerged loading.
STL (engelsk Submerged turret loading) eller STP (engelsk Submerged Turret Production) er undervannsløsninger. STL brukes på tankskip og STP på produksjonsskip, men er i hovedsak like i bruksmåten.
STL-bøyen er forankret. På Heidrunfeltet er det en rekke ankere plassert i ring omkring STL-bøyen om lag 400 meter unna. Til hvert anker er det festet en kjetting som går til en oppdriftsbøye, som flyter om lag 50 meter over havbunnen. Fra oppdriftsbøyene er det igjen ståltau til STL-bøya som flyter om lag 40 meter under havflaten og 260 meter over havbunnen. Bøya har selv nødvendig oppdrift for å kunne flyte her. Når bøyen er festet til skipet fungerer forankringen også som forankring til skipet. Forankringen er derfor dimensjonert for å kunne tåle hundreårsvær festet til skipet. Når skipet er koblet til bøya stoppes DP-systemet, og det ligger bare forankret. Ved ekstrem sjø, vil DP systemet aktiviseres for å skåne forankringsutstyret for påkjenninger.
Tankskipet må ha turret for å kunne bruke denne løsningen. Turret er et hull i skroget fra undersiden og opp mot dekket. Skipet må være spesiallaget for å kunne bruke denne løsningen. Når tankskipet kommer i posisjon fylles turreten med vann. Det åpnes en luke fra sjøen og inn til turreten slik at det er åpent for bøyen å komme inn. STL-bøyen trekkes så opp i åpningen. Den er konisk utformet og passer nøyaktig til åpningen i turreten. Når den er trukket opp vil en pakning sikre at det ikke er forbindelse med vannet inne og ute. En pumper så ut vannet over bøya, og kobler lasteslangen som følger med bøya til en ventil på tankskipet. Ventilen åpnes og en sjekker at alt er i orden. En gir så beskjed til plattformen at alt er klart.
Plattformen pumper så råoljen gjennom en rørledning på havbunnen, opp gjennom et stigerør til bøyen og ventilen, og så videre inn i tankene i skipet. Løsningen har også den fordelen at om det skulle bli lekkasje i koblingen, vil lekkasjen bli inne i tankskipet og ikke til sjø.
Når tankene er fulle stopper pumpingen. En kobler fra lasteslangen. Så fylles det igjen med sjøvann i turreten og bøyen løses ut. Bøyen synker så ned til den dypden den skal være. På tankskipet stenges så luken til turreten. En pumper ut vannet, og drar så til land med oljelasten.
I Norge er dette lastesystemet i bruk på Heidrunfeltet, der to bøyer ble installert i 1995. I tillegg brukes systemet også på Åsgard C, Navion Saga på Volvefeltet, Alvheimfeltet og Njord B, men der brukes de som faste systemer knyttet til permanent plasserte flytende lager- eller produksjonsenheter.
Single Anchor Loading (SAL) er et fortøyningsassistert system; det har en fortøyningsline som løper fra ankeret til tankskipets kjettingstopper. Selv om systemet er tiltenkt lasting med dynamisk posisjonerte tankskip, gir fortøyningssystemet en økt sikkerhet under lasteoperasjonen. SAL ble første gang brukt på Sirifeltet i Danmark i 1998, og har siden blitt installert på flere felt. I dag er dette er velprøvd system. Systemet tillater tankskipet å rotere fritt med været.
Single loading system (SLS) er ikke i bruk på norsk sokkel, men var planlagt brukt på Ymefeltet, men det er nå satt vent. Det består av en rørledning fra en plattform til en slange, som ligger på havbunnen. Slangen trekkes ombord på tankskipet. Løsningen er bare egnet på grunt vann.
De største norske leverandørene er Advanced Production and Loading (APL) og Aker Pusnes begge i Arendal.
APL i Arendal utvikler lastesystemer for maritim oljevirksomhet. De leverer BLS-, STL-, STP- og SAL-systemer.
Aker Pusnes i Arendal utvikler og produserer SDS-systemer for plattformer og BLS-systemer for skip.
Ugland-Kongsberg produserte tidligere UKOLS «Ugland-Kongsberg Offshore Loading System». De er blitt en del av APL, som også har overtatt vedlikeholdet av systemene.
Hitec Marine i Arendal produserte tidligere BLS-er. De er blitt en del av APL, som også har overtatt vedlikeholdet av systemene.
Framo leverte sin første løsning til Draugenfeltet i 2012.
Sevan Marine i Arendal leverer løsninger til sine egne Sevanplattformer.
I tillegg til disse som leverer hele systemer gjør hver av disse bruk av en rekke norske og utenlandske underleverandører til å produsere komponenter i systemene.
I praksis hadde rederiet Teekay Shipping i Stavanger nær monopol på det norske bøyelastemarkedet gjennom en avtale med Statoil Bøyelasting, men flere selskaper har blitt med etter hvert. Selskapet het tidligere Navion. Det ble opprettet av Rasmussengruppen og Statoil, men var en periode heleid av Statoil, før Teekay kjøpte selskapet. Andre steder i verden opererer også de norske selskapene Ugland og Knutsen OAS Shipping bøyelasteskip for offshorelasting.
Tankskipene er i dag bygget med dobbelt skrog. Flere havner tillater ikke skip som er mer enn 20 år gamle, mens for eksempel Slagentangen tillater det. Det er ikke uvanlig med sprekkdannelser i skrogene på tankskipene. Hovedårsaken er utmatting.
Tankskipene som brukes i Norge og Storbritannia har vanligvis en kapasitet på 550 000 til 850 000 fat olje. De har delt opp lagerområdene i flere tanker. Noen har to og andre tre tanker over bredden på skipet. I tankene er det nivåmålere (tankradar) der en kan kontrollere hvor mye olje som er kommet inn. Dette verifiseres også med flowmeter på lasteline ombord. En skal likevel ha fått inn mye olje i tankene før det vises nøyaktig på nivåmålerne (tankradar). Etter ulykken på Statfjord i 2007 har en på en del tankskip installert målesystemer (flowmeter) som måler hvor mye olje som totalt kommer ombord, men det er fortsatt noen som ikke har slike systemer. Tankskipene som bruker STL-systemer har det ikke. Oljeutslipp må da oppdages visuelt på sjøen.
Lastesystemene installeres i hovedsak i baugen på tankskipet. De er oftest dimensjonert for å ta i mot opp til 10 000 m³ olje i timen. Tankskipene er passive mottakere av oljen, og pumpingen foregår fra plattformen. Lasteslangene ved BLS har normalt en diameter på 16 til 20 tommer, og lengden på slangene er gjerne 120 meter. Det er ventiler på begge sider av slangene, med en lukketid på omkring 20-30 sekunder.
Tankskipene bruker i all hovedsak dynamisk posisjonering («DP»). De er da utstyrt med maskineri og propeller (thrustere) som kan bevege skroget i alle retninger, og en datamaskin som styrer dem. Det brukes flere typer referansesystemer for å vite nøyaktig hvor en befinner seg. Det er nødvendig med både relative (i forhold til plattformen) og absolutte posisjoner.
Ved dynamisk posisjonering med tandemlasting bør det blant annet tas hensyn til
Petroleumstilsynet har anbefalinger til hvor mange referansesystemer en må ha tilgjengelig, og til hvor mange av forskjellige prinsipper. Det gjøres ved anbefalinger til DP-klasser, som:
Av de mest brukte referansesystemene er:
Det lages i forkant av lastingen et «kart» som viser en grense, gjerne i form av en ellipse eller sirkel, hvor tankskipet skal befinne seg. Dersom en går utenfor grensen vil datamaskinene styre skipet innenfor igjen. Dersom en ikke har DP-systemer brukes noen steder et slepefartøy som fortøyes i motsatt ende av tankskipet og som kan taue det bort dersom det mister posisjon. Dersom referansesystemene faller bort, vil en nødfrakoble lasting.
Ved bruk av tilpasset programvare til propellene kan en også redusere effekten av "fishtailing" – som er et fenomen som gir uønskede horisontale bevegelser av tankskipet.
Kongsberg Maritime har en svært stor del av verdensmarkedet for slike systemer, og er i praksis i en monopolstilling i Norge.
En vil normalt ikke koble seg til et lastesystem når signifikant bølgehøyde er større enn 4,5 meter. Det normale i Nordsjøen og Norskehavet er at tankskipene kan være tilkoblet lastesystemet opp til 5,5 meter signifikant bølgehøyde. Blir bølgene større kobler de fra. Unntaket er STL-bøyene på Heidrunfeltet som har vært operert i nære hundreårsvær. Frakobling må likevel skje ved vesentlig lavere bølgehøyder.
Mellom tankskipet og plattformen er det telemetrilinjer som går under navnet grønn linje (engelsk "Green line"). Dersom noen av disse blir brutt eller målinger indikerer feil, startes automatisk nedstenging av pumper og ventiler til en sikker nedstengt posisjon. En kan også starte nedstengningen manuelt. For at nedstengningen skal være sikkert må systemene på tankskipet og plattformen stanses samtidig.
I baugen av tankskipene er det installert vann-overrislingsanlegg som skal forebygge gnistdannelser med etterfølgende branner.
Tankskipene for offshore lasting sto fram til 2000 for over halvparten av de norske VOC-utslippene. Med bakgrunn i det ga Statens forurensningstilsyn pålegg om å redusere VOC-utslippene betydelig. Det er gjort betydelige modifikasjoner, og siden 2007 har utslippene vært små. Anlegget brukes bare under lasteoperasjoner offshore på norsk sokkel. Brukes tankskipet for eksempel i Storbritannia blir anlegget ikke brukt. Det blir heller ikke brukt under transporten til land eller ved lossing på raffineriene.
Tankene på tankskipene må regelmessig rengjøres. Det kan medføre forurensing. De fleste oljetankere bruker et såkalt Crude Oil Washing-system (COW) som en del av renseprosessen. Etter at skipets tanker har blitt tømt blir noe av oljen fra lasten varmet opp i skipets slop-tanker, for så å bli sprøytet på veggene i tankene gjennom skipenes fastmonterte vaskesystem. Den varme oljen løser opp størknet olje og asfalt-avleiringer. Crude oil washing-systemer ble tatt i bruk fra 1970-tallet, og de ble påbudt for tankskip over 20 000 dwt gjennom 1978-protokollen til MARPOL-konvensjonen. Spesifikasjonene for utstyret ble revidert i 1999. Alle større havner har nå mottaksanlegg for slop, og det er vanlig at utskillingen mellom vann og olje blir gjort på land. Overskuddsvannet slippes tilbake på havet, og oljen tappes av og sendes til raffinering. Tilbake ligger et mellomskikt med olje og vann som ikke skiller seg. Denne resten behandles som spesialavfall.
Det var en dødsulykke under lossing av olje på tankskipet Polytraveller, ved lasting på Statfjord A i august 1980. Lasteoperasjonen ble styrt av kapteinen og styrmannen i et lite konrollrom i baugen av tankskipet. På grunn av økende og dårlig vær ønsket de å stanse operasjonen, men uten å få stoppet den. Etter en stund røk trossen. En prøvde å ringe Statfjord A for å få dem til å stanse pumpingen, uten å få kontakt. Så røk lasteslangen, og oljen sprutet over hele baugområdet på Polytraveller. Oljen ble antent, og det ble eksplosjon og brann. Kapteinen på Polytraveller ble drept. Han hadde stått utendørs da antennelsen skjedde. Styrmannen var inne i bua, men ble likevel alvorlig brannskadet.
Den nest største oljelekkasjen til nå på norsk sokkel skjedde med lastesystemet på Statfjord i 2007. 4 400 tonn olje ble sluppet ut i havet – Se artikkelen Oljeutslippet fra Statfjord desember 2007.
I juli 1992 ble 900 m olje sluppet ut til sjø under lasting fra lastebøyen på Statfjord C: SPM-C. Utslippets direkte årsaker var at ventilen på stigerørfundamentet til OLS-B ikke ble stengt før lastesystemet ble fjernet i forbindelse med en reparasjon. Olje ble overført fra 19 lagerceller på Statfjord B til SPM-C etter at OLS-B var fjernet. Det var da åpen forbindelse til sjø.
Det har videre vært flere kollisjoner på norsk og britisk sokkel mellom tankskip som har utført lasteoperasjoner, mot bøyer eller plattformer:
Det har videre vært mange nesten-kollisjoner.
De fleste kollisjonene er knyttet til svikt i posisjoneringssystemene. På grunn av alle hendelsene ble det laget et stort prosjekt kalt "DP2000" som kom med en rekke anbefalinger knyttet til trening og kompetanse, DP-teknologien og til de maritime operasjonene. De fleste av disse anbefalingene er nå innarbeidet, og har ført til en kraftig reduksjon i antall hendelser.
Tankskipene dimensjoneres etter regelverkene til et flaggstaten og et klasseselskap. I Norge vil det oftest være Det Norske Veritas, American Bureau of shipping og Lloyd's Register. Flaggstaten og klasseselskapet gir sertifikater til reder for samsvar med regelverket. Sertifikatene har begrensninger for hvor skipene kan brukes. Det kan for eksempel være til geografisk område og hvor store laster en får lov til å ta med.
For norsk sokkel anses selve losseoperasjonen som en petroleumsvirksomhet, men verken tankskipet i seg selv eller mannskapet er dekket av petroleumslovgivingen. Petroleumstilsynet har i aktivitetsforskriften anbefalinger til det dynamiske posisjoneringssystemet, i form av spesifiserte DP-klasser.
For norsk sokkel utsteder Petroleumstilsynet en samsvarsuttalelse før flyttbare plattformer med flagg, kan brukes på norsk sokkel. Lossesystemene vil være en del av denne vurderingen. Denne uttalelsen gis til reder. Ved søknaden måles plattformen opp mot det nyeste regelverket til Sjøfartsdirektoratet og Det Norske Veritas uavhengig av hva som er byggeregelverket. Petroleumstilsynet tar også stilling til om avvikene fra regelverkene er akseptable.
For plattformer uten flagg vil Petroleumstilsynet utstede et samtykke til bruk. Lossesystemene vil være en del av denne vurderingen.