Appunti di Mezzi navali offShore

Navali mezzi offshore

Piattaforme struttura gravity-based

7 più grandi unità offshore: Berkut.

Turritella FPSO riconvertita da una tanker. Buoyant Turret Mooring: permette all’unità di allinearsi ai disturbi e di disconnettersi in caso di temporali o uragani, operativa nel Golfo del Messico.

Perdido ha una colonna cilindrica di cemento attraverso cui passano le linee di ancoraggio.

Mars B e Olympus piattaforme galleggianti nel Golfo del Messico.

Hibernia situata nel Nord Atlantico: struttura gravity-based. Dal galleggiamento in giù c’è un corpo cilindrico dentato per fronteggiare la collisione con gli iceberg fino a 6 milioni di tonnellate. Piattaforma per l’estrazione di gas naturale.

Troll-A.

Petronius struttura gravity-based a traliccio.

Caratteristiche comuni delle piattaforme: la zona di lavoro è sopraelevata rispetto al livello del mare in modo da proteggerla dagli agenti meteo-marini; è esposta solo all'aria e si limita l'energia impiegata dal mezzo per stare fermo.

Unità navali offshore

Questi mezzi sono unità progettate per operazioni specifiche come l’estrazione petrolifera e la costruzione di piattaforme, offrono inoltre supporto alle altre unità.

I mezzi navali offshore sono mezzi da altura che stanno in mare per un certo tempo, operando in aree di lavoro di diversa estensione. Le navi sono monodimensionali, i mnoL operano nel piano bidimensionali.

Il mondo offshore è nato grazie all'oil and gas, ma ora non si limita più solo a quello.

I mezzi navali offshore operano attorno alle piattaforme in una attività cooperativa.

Essi hanno requisiti di diversa natura, impianti e supporto di impianti con diversi scopi, ognuno interagente ed integrato con gli altri.

Carico-scarico di carburante, acqua di scarto, fango, cemento.

Caratteristiche principali delle unità offshore

• Carico-scarico di tubature, macchinari, container, consumabili.
• Trasporto di personale mediante speciali dispositivi.
• Capacità di tiro, posizionamento dinamico.

Schema di massima della distribuzione dei task

Dry cargo deck.

Cargo.

Task Related System.

OffShore Supply Vessel: liquid and dry bulk cargo, cargo handling equipment.

Anchor Handling: wheels and reels, and Touring rope and chain storage, handling equipment.

Offshore Construction: lifting equipment, construcion equipment, diving system: accomodation.

Hull.

Ship System.

Ship Structure: forecastle, deckhouse, offshore operation support.

Ship Outfitting: ship equipment, rescue and fire fighting FiFi, crew space.

Accomodation.

Machinery task related system: main components, ship system.

Seismic vessel

Si tratta di un'attività lunga e costosa, ma permette una ricostruzione tridimensionale del fondale così da localizzare i siti per l’estrazione petrolifera.

• Single Streamer Cable: si usa una sola linea di airguns e hydrophones e può essere utilizzata per fare un’analisi bidimensionale o tridimensionale.
• Air guns: emettono onde di pressione.
• Hydrophones: rilevano il segnale 7. •a-oÉggEgggoEggEEg" ggezgoooeg.am
• Multiple Streamer Cables: nel caso in cui sia già stata fatta un’analisi bidimensionale si impiegano dalle 10 alle 20 linee.

Esistono protocolli atti a salvaguardare la fauna marina:

• Se ci sono animali in zona le operazioni vengono sospese.
• Prima di iniziare vengono lanciate delle onde a bassa pressione in modo tale da spaventare gli animali così che vadano via.

Hanno un sistema di posizionamento dinamico station keeping, che prevede la capacità di stare fermi in mezzo al mare e la capacità di seguire una traiettoria passaggio per punti precisi ad una specifica velocità, che può variare da punto a punto.

Drillship

Dopo aver identificato la posizione del giacimento abbiamo la necessità di costruire un pozzo.

Caratteristiche drillship

• Turret: traliccio a centro nave che ospita la trivella.
• Moon pool attraverso cui passa la trivella.
• Station keeping ad altissimo livello: è molto importante che la nave sia nella stessa posizione nonostante le condizioni meteo-marine e di sicuro un traliccio di 50 m non è d'aiuto quando c'è vento al traverso.
• 5 o 6 propulsori azimutali in grado di ruotare di 360° in modo da garantire la spinta necessaria a stare posizionati anche in caso di condizioni molto avverse e/o di avaria di altri propulsori.

Durante le operazioni di perforazione vengono anche preparati i tubi che andranno a costituire la linea.

Hanno una zona di lavoro molto grande e le grandi dimensioni conferiscono riserva di stabilità.

Nella moon pool è frequente la formazione di onde e vortici che vanno a costituire un disturbo alle operazioni sia durante lo stazionamento sia durante il moto.

Per mitigare il fenomeno è possibile adottare l’utilizzo di flap estraibili lungo la base della moon pool: esterni alla moon pool in modo che il flusso sia deviato e venga limitata la formazione di vortici.

Chiudere la moon pool e riaprirla all’occorrenza.

Piattaforme semi-sommergibili

Immersione di station keeping, immersione di navigazione 33.

In stazionamento è molto stabile, in trasferimento invece no.

Le piattaforme semisommergibili hanno 8 propulsori azimutali configurazione standard, in grado di spingere in tutte le direzioni per contrastare i disturbi.

Hull shaped.

Le unità di perforazione sono di due tipi:

• Piattaforme semisommergibili pro: sono favorite perché avendo le colonne sono in grado di sopraelevare la zona di lavoro di parecchi metri rispetto al mare.
• Contro: i trasferimenti sono più complessi.
• Bottom type: non hanno un apparato propulsivo e sono ancorate.

Sono composte da piattaforma e quattro colonne contengono delle cisterne controllate e passano le linee di ancoraggio.

Column stabilized semisubmersible: costituita da due pontoni, 4, 6 o 8 colonne, la piattaforma e il traliccio per la trivella. Dotata di apparato propulsivo.

Vista dall'alto del pontone anulare con 6 colonne, la piattaforma invece ha forma triangolare.

Rende l'unità stabile.

Jack up vessels

Unità navali dotate di tralicci in grado di scorrere lungo l’asse verticale.

Si spostano in mare e per poi sopraelevarsi fanno scendere i tralicci fino a farli appoggiare sul fondo arrivano a 50-60 m di profondità dato che le wind farm sono vicino alla costa e poi si alzano.

Mezzi molto versatili, sono un buon compromesso tra una drillship hull shaped e una piattaforma semisommergibile perché raccolgono i vantaggi di entrambi; l’unico problema è che ha bisogno di bassi fondali.

Barge

Chiatte di supporto a jack-up e piattaforme, dotate di apparato propulsivo.

Esistono molte tipologie di barge:

• Basiche: superfici galleggianti considerate come estensioni dello spazio di lavoro.
• Launch cargo barge: si occupano di trasportare e sversare in mare aperto tralicci o altre installazioni sono in grado di sollevare pesi elevati.
• Accomodation barge: ospitano container alloggi.

Accomodation vessel

La modularità ha applicazioni importanti in questo ambiente. Queste unità sono dotate di tutto ciò che può servire per la vita del personale dopo lavoro.

Construction vessels

Sono degli offshore platform support vessel con delle capacità di carico in sospendita hanno delle gru.

Esistono diverse tipologie di gru, che variano in base a capacità di carico e di movimentazione: più snodi hanno i bracci manipolatori, minore è il modulo di carico sostenibile.

Componenti: traliccio boom, sospensione sistema di carrucole che regola il punto di sospendita, sistema di controllo che permette la rotazione della gru attorno all’asse verticale di 360° e la rotazione sul piano verticale, blocco di sospendita principale e blocco ausiliario, zona di lavoro.

Tipi di gru

• Lattice Boom Type Crane with Luffing: ha la maggiore capacità di carico.
• Box Bottom Type Crane: rispetto alla precedente è diversa la triangolazione, la posizione del boom è infatti controllata da sotto da un sistema telescopico idraulico.
• Knuckle Boom Crane: ha due snodi che modulano rotazioni diverse ci sono più gradi di libertà per controllare la posizione del peso dotati di due impianti idraulici. Rispetto alle precedenti hanno delle minori capacità di carico, c’è un compromesso tra la precisione della posizione e il peso dell’oggetto sollevato.
• Telescopic Crane: la posizione del boom è controllata dal basso e l’estensione verticale è controllata da un braccio telescopico.

Non tutte le unità che trasportano gru sono mezzi navali, alcuni sono semplicemente dei porta-gru. Normalmente le gru tipo lattice boom sono trasportate da chiatte, perché hanno delle capacità di carico estremamente elevate però poi vengono portate in posizione da altri mezzi di supporto.

Platform supply vessel

Sono costruiti per fare da supporto ad attività lavorative fisse, di solito hanno requisiti di navigazione e stazionamento. Hanno anche requisiti di movimentazione, come tutti i mezzi offshore hanno le solite caratteristiche di questa tipologia. Hanno necessità di modulazione d'impianti, in modo da installare tutto quello di cui c'è bisogno. La differenza con i construction vessel è che questi ultimi hanno sempre le gru.

La funzione principale dell'unità è avere delle cisterne particolari con i relativi impianti necessari per il trasporto di determinate cose: fango, cemento, combustibili, acqua, altre sostanze chimiche. Per quanto riguarda il supporto, il ponte ha una grande capacità di carico per ciò che non può essere stipato nelle cisterne ma in conseguenza varia la grandezza, quindi stanno intorno ai 120 m di lunghezza e 20 m di larghezza. In ogni caso non hanno un’eccessiva necessità di potenza.

Anchor handling tug supply vessels

Sono mezzi da altura che hanno grande capacità di tiro per movimentare le piattaforme a cui forniscono anche supporto e le loro linee di ormeggio ed ancoraggio.

La poppa ha una forma particolarmente spiovente dato che deve mantenere cavi e funi in tiro utilizzando argani e verricelli presenti sul ponte di poppa è di legno così da ridurre l’attrito.

Tendono sempre di più ad assomigliare a supply vessels e sempre meno a rimorchiatori portuali; hanno le stesse capacità dei rimorchiatori bollard pull, in più sono in grado di mantenere la rotta di una piattaforma senza motori e di tenere in tiro un'ancora.

Elementi presenti a bordo

• Towing pins: controllano il movimento della catena.
• Guiding pins.
• Shark jaw: tiene ferma la catena e sposta il punto di tiro.
• Wire and chain stoppers.
• Centering device: mantiene la catena centrata sul ponte.
• Pop-up pins: garantiscono che la catena non vada sui fianchi.
• Stern roller: si trova a poppa e, ruotando, agevola lo scorrimento delle linee di tiro, inoltre ha un misuratore che permette di stimare la lunghezza di catena contando i giri che il rullo compie; dimensioni e numero dipendono dalle dimensioni della nave.
• Galleggiante: serve ad indicare la posizione dell'ancora nel mare e si trova in linea d’assi verticale con essa.
• Barbotin: elemento dell’argano che raccoglie la catena ed è collegato al verricello in modo da raddrizzare l’ancora.
• Verricello: movimenta funi metalliche attraverso un sistema di azionamento idraulico, elettrico o diesel.
• Cavi e catenaria: vengono immagazzinati nel verricello e sono utilizzati per il dispiegamento o per il recupero delle ancore e per le operazioni di rimorchio.

Tipologie di ancora

Tipologie di ancora scelte in base all'unità e al tipo di terreno da penetrare:

• A trascinamento: ci sono due tipologie differenti in base ai carichi che devono sopportare orizzontali o verticali.
• Ad aspirazione: restano ancorate al fondale creando il vuoto attraverso l'aspirazione di acqua.
• Per piastre a ventosa.
• Per pali: alta capacità di tenuta a carichi orizzontali e verticali.
• A trazione dinamica torpedo: si inseriscono nel fondale tramite caduta libera.

Per le operazioni di movimentazione delle ancore in acque profonde può essere necessario l’ausilio di mezzi ausiliari che supportano l'unità principale.

Queste unità hanno alcuni requisiti di progetto per l'operabilità e per la sicurezza: fire fighting, requisiti di stabilità, di affidabilità DP-2 e di capacità di tiro.

Diving support vessel

Questa tipologia è nata nel 1960-1970 con la necessità di eseguire operazioni di immersione offshore sotto e intorno alle piattaforme petrolifere: operazioni, riparazioni, ispezioni, lavori di costruzione, interventi sui pozzi.

Componenti chiave

• Posizionamento dinamico di classe DPS-2 o 3.
• Sistema di immersione in saturazione: oltre i 50 m si usano miscele di elio e ossigeno per eliminare l'effetto narcotico dell'azoto sotto pressione.

Caratteristiche

• Posizione attraverso posizionamento dinamico o sistemi di ormeggio con ancoraggi.
• Manovrabilità: propulsori devono essere posizionati ad una certa distanza dai punti di immersione.
• Luoghi protetti moon pool, camere di saturazione.
• Doppio ponte per avere chiara la visione dell'area di lavoro.

Sono presenti anche una serie di norme per garantire la sicurezza e il supporto vitale. Un sistema di tubazioni permette che i gas sfiatati dal sistema di immersione siano convogliati all'aria aperta, evitando di passare all'interno di alloggi e sale macchine; inoltre è fondamentale che le bombole di ossigeno siano mantenute in un luogo ventilato.

I sistemi di evacuazione in caso di emergenza prevedono delle scialuppe di salvataggio iperbariche raggiungibili dalle living chambers.

Diving bells: sono il mezzo utilizzato per schierare i subacquei dalle living chambers al luogo di lavoro ed è necessario che esse garantiscano la sicurezza ed il comfort del personale umano durante operazioni di lancio, recupero ed immersione.

Sistemi di emergenza

Sistemi di emergenza: dedicati agli operatori esterni o all’operatore che resta all’interno della campana.

• Di riscaldamento: può essere di tipo attivo, passivo o di emergenza, ma l'obiettivo è mantenere la temperatura dell'ambiente ad un valore sicuro.
• Di sicurezza: analizzatori e sensori, attrezzature ed alimentazione di emergenza.
• Di movimentazione delle campane: cursore della moon pool, carrello trasversale, peso del filo guida, cavo di sollevamento e disposizione del verricello.

Living Chambers: ambiente pressurizzato per gli alloggi dei subacquei in saturazione, così da eliminare la necessità di decompressione al termine di ogni immersione.

Ombelicali: sono il collegamento diretto tra superficie emersa e mezzi sottomarini.

All'interno dell’ombelicale ci sono dei cavi da cui passa tutto ciò che può essere necessario: gas, acqua calda, gas di recupero, aria, tubo di monitoraggio dell'aria, comunicazioni, video.

Esso deve inoltre essere abbastanza resistente da riuscire a sollevare la campana nel caso in cui il cavo di sollevamento principale non possa essere utilizzato.

ROV

Sono veicoli a comando remoto sottomarini collegati ad un’ampia varietà di operazioni: osservazione del subacqueo, pulizia e rimozione dei detriti, ispezione di condotte, indagini del fondale marino, supporto alla perforazione, supporto per la costruzione di installazioni sottomarine.

Componenti ROV

• Telaio: garantisce una protezione per le componenti più delicate.
• Propulsori.
• Camera e illuminazione: per avere un’inquadratura adeguata.
• Manipolatori: bracci meccanici per maneggiare oggetti sottomarini.

I ROV possono avere galleggiamento positivo, negativo o neutro.

Ci sono 5 classi di ROV in base alle operazioni che devono compiere.

Differenze tra diving support vessel e ROV support vessel

Il confine tra Diving Support Vessel e ROV Support Vessel è labile: sono entrambi mezzi di supporto offshore e hanno degli specifici requisiti di progetto sulle operazioni sott’acqua; la differenza è che i Diving sono costruiti per il supporto a personale umano a specifiche profondità, i ROV hanno requisiti specifici rispetto al lavoro sott’acqua fatto da robot. Questi ultimi vedono le operazioni con i ROV come principali, le Diving invece vedono operazioni svolte da personale umano come principale anche se poi alla fine molte operazioni prevedono l’uso contemporaneo di personale umano e robot.

Quasi tutti i Diving Support Vessel sono in grado di gestire anche operazioni con i ROV, così come le ROV sono in grado di fornire supporto ad eventuali operazioni che devono essere svolte dall’uomo. Quello che varia tra le due tipologie è la grandezza degli impianti ad esempio delle camere/stanze iperbariche.

Vessels Support Vehicle Operated Remotely ROV: essendo dei robot, i ROV non hanno la necessità.