Pumpen für den boomenden FPSO-Sektor

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1 Pumpen für den boomenden FPSO-Sektor In den letzten Jahren wurden mehrere neue Offshore-Ölfelder entdeckt. Die aktuellen Funde von Petrobras und anderen Unternehmen unter einer dicken Salzschicht vor der brasilianischen Küste lassen Reserven von über 50 Milliarden Barrel Öl erwarten. Die Förderung aus solchen Pre-Salt-Formationen ist schwierig und erfolgt zunehmend mit schwimmenden Förderanlagen, sogenannten FPSOs, für die Sulzer eine Vielzahl von massgeschneiderten Pumpen anbietet. Sulzer Technical Review 1/

2 Schwimmende Ölförderung Ein FPSO (Floating Production, Storage and Offloading) ist eine schwimmende Anlage zur Förderung von Öl vom Meeresboden. Etwa 160 solche Einheiten sind weltweit in Betrieb. Die meisten FPSOs haben die Form von Schiffen und sind durch ein Drehturmsystem (Turret Mooring System) verankert. Seit fast 30 Jahren ist diese Art von Schiffen für die Öl- und Gasindustrie im Einsatz. Zu den wirtschaftlichen Vorteilen gehören eine schnellere Erschliessung, geringere Anfangsinvestitionen, eine höhere Mobilität (Möglichkeit zur Verlegung auf andere Felder), eine leichtere Förderung aus grossen Tiefen und niedrigere Stilllegungskosten als bei festen Plattformen. FPSO Ölsteigleitung UnterwasserEruptionskreuz ChemikalienInjektionsleitung Bohrlochkopf Injektionsbohrung Gas-Injektionsleitung GasliftLeitung Wasser-Injektionsleitung Serviceleitung (Injektion von heissem Öl) Anschlussleitung Produktionsbohrung Injektionsbohrung Eingepresstes Gas Meeresboden Erdöl Eingepresstes Wasser Anzahl von FPSOs nach Region und Jahr 25 Nordamerika Lateinamerika Europa Australien Asien Afrika Der weltweite FPSO-Markt wächst kontinuierlich. (Quelle: GlobalData) 20 Sulzer Technical Review 1/2015 Im Jahr 2013 wurden 46 neue Erdöllagerstätten entdeckt, 14 davon in den Pre-Salt-Feldern vor der Küste Brasiliens (z. B. Tartaruga Verde, E Mestiça, ES Deep Water, Carcará und Libra). Von den 4,2 Millionen Barrel, die Petrobras bis zum Jahr 2018 pro Tag fördern will, sollen 52% aus diesen Feldern kommen. Für die Exploration und Förderung sind Investitionen in Höhe von 153,8 Milliarden US-Dollar vorgesehen. Sulzer ist ein führender Hersteller von Pumpenlösungen für FPSOs. Der Erfolg des Unternehmens basiert auf innovativen und massgeschneiderten Pumpendesigns, die in der Lage sind, den schwierigen Bedingungen auf hoher See standzuhalten. Sulzer entwickelt und fertigt Pumpen nach äusserst strengen Standards (z. B. den NORSOK-Normen der Norwegischen Erdölindustrie, den NFPA-Normen der US-amerikanischen National Fire Protection Association), um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb mit hoher Verfügbarkeit zu gewährleisten. Die Pumpen werden nach Kundenvorgaben in eigenen Werken auf der ganzen Welt gefertigt: in Brasilien, Grossbritannien, den USA, Deutschland, Indien und China. Dort können die Pumpen für die meisten Anwendungen in Systemtests und unter Volllast getestet werden (Bild 1). Spezielle Anforderungen für die Wasserinjektion Neben den gängigen Anforderungen (wie ISO 13709/ API 610) müssen FPSO-Pumpen einige zusätzliche Auflagen für den Betrieb unter schwierigen Bedingungen erfüllen. So kann es bei schwerer See zu starken Stampf- und Rollbewegungen kommen (Bild 2). Die Pumpen von Sulzer sind so konzipiert, dass ein sicherer und zuverlässiger Betrieb gewährleistet ist. Die Wasserinjektionspumpen für FPSO werden z. B. mit starren Grundplatten, API-671-konformen Kupplungen und schwingungsgedämpften Halterungen konstruiert, gefertigt, getestet und montiert. Ausserdem sind sie mit speziellen Rohrleitungs-, Schmierungs- und Instrumentierungssystemen gemäss ISO (API 614) ausgestattet. Diese Hochdruckpumpen pressen Meerwasser in die Öllagerstätte im Meeresboden, um die Förderung zu unterstützen. Dies verhindert ein Absinken des Lagerstättendrucks und lässt das Öl zum Bohrloch und in die FPSO-Tanks fliessen. Das eingepresste Meerwasser verdrängt das entnommene Öl und sorgt dafür, dass der Förderdruck und die Förderrate langfristig aufrechterhalten werden. Der erforderliche Durchfluss für die Wasserinjektion ist abhängig vom jeweiligen Feld. Bei den Pre-Salt-Feldern in Brasilien wird z. B. davon ausgegangen, dass für einen konstanten Druck von 350 bar rund 1500 bis

3 1 Systemtest unter Volllast auf dem Prüfstand in Jundiai (Brasilien) Kubikmeter Meerwasser pro Stunde eingepresst werden müssen. Wie viele Injektionspumpen auf einem FPSO parallel eingesetzt werden müssen, hängt vom Konzept der jeweiligen Förderanlage ab. Wegen der Unregelmässigkeit der Betriebsbedingungen und weil die Pumpen alle Anforderungen des Marktes erfüllen sollen, umfasst das Portfolio von Sulzer verschiedene Pumpentypen wie GSG, MSD, HPcp und CP (Bild 3). Dank ihrer Flexibilität im Hinblick auf die Drehzahl, Anzahl der Stufen, das Druckdesign und die Auswahl an Hydrauliken mit hohem Wirkungsgrad decken die Pumpen alle bestehenden Wasserinjektionsanwendungen ab. Neue Pumpen für die Meerwasserförderung Ein weiteres typisches Produkt für FPSOs sind Meerwasser-Förderpumpen. Diese sind dafür ausgelegt, Meerwasser für Produktionsprozesse, z. B. für Kühlsysteme, Löschwasser oder die Injektion, zu fördern. Es gibt drei Arten von Meerwasser-Förderpumpen: Trocken aufgestellte Pumpen, die über den Seekasten ansaugen Typ BB1 (Between Bearings) vertikal im Rumpf Pumpen mit vertikaler Welle Vertikalpumpen mit Tauchantrieb im Caisson Das neueste Produkt von Sulzer für die Meerwasserförderung ist die SJS-Vertikalpumpe mit Tauchantrieb. Diese ist aufgrund ihrer kompakten Bauweise eine kostenwirksamere Lösung als Vertikalpumpen vom Typ BB1 mit Wellenstrang. Vor Kurzem hat Petrobras 30 SJS-Pumpen mit Leistungen von 100 bis 1100 kw für FPSOs bei Sulzer bestellt (Bild 4). Ladepumpen für veränderliche Bedingungen Pumpen für das Laden, Entladen und den Transport von Öl besitzen ebenfalls ein spezielles Design, und Gieren en woj Sch Wogen Rollen Stampfen Tauchen 2 Stampf- und Rollbewegungen stellen auf FPSOs eine Herausforderung dar. die meisten Anwendungen erfordern massgeschneiderte Lösungen. Die Aufgabe dieser Pumpen ist es, Rohöl von Tankern oder Pipelines an Land zu transportieren. Dabei haben es die Pumpen rund um die Welt mit einer Vielzahl verschiedener Rohöleigenschaften (hohe und niedrige Viskositäten und Temperaturen, Sand, Chloride, Schwefelwasserstoffanteile usw.) zu tun. Gleiches gilt für unterschiedliche Betriebsbedingungen (Entladezeiten von 24 Stunden, Durchflussmengen von bis Barrel pro Stunde und Intervalle zwischen den Entladevorgängen von 7 bis 10 Tagen). Die Pumpen von Sulzer sind darauf ausgelegt, diese Herausforderungen zu meistern und zeichnen sich durch eine hohe Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Wartungsfreundlichkeit an Bord aus. Bild 5 zeigt die von Sulzer für Petrobras gelieferten HPDMV-Ladepumpen. Sulzer Technical Review 1/

4 Kritische Löschwasserpumpen Sicherheit ist ein wichtiger Aspekt auf allen Plattformen und FPSOs. Ein zentraler Bestandteil der Sicherheitssysteme sind Löschwasserpumpen mit den entsprechenden Antrieben und Automatisierungssystemen. Sie müssen im Alarmfall sofort einsatzfähig sein und ihre volle Leistung bringen. Ausserdem müssen sie auch unter schwersten Bedingungen einen zuverlässigen Dauerbetrieb gewährleisten. Es gibt viele Bauarten und Lösungen für Brandbekämpfungssysteme auf Plattformen und FPSOs. Ölgesellschaften wie Petrobras und Total fordern für ihre Brandbekämpfungsanlagen normalerweise vertikale Ansaugpumpen, die von Hydraulikmotoren innerhalb des Caissons angetrieben werden, und containerbasierte Dieselmotoren mit OH2-Hauptpumpen (Overhung, fliegend gelagert). Andere Kunden wie Generalunternehmer für die Öl- und Gasindustrie spezifizieren trocken aufgestellte OH2- oder BB1-Pumpen, die von Hydraulikmotoren angetrieben werden, und rahmenmontierte Dieselmotoren mit OH2-Hauptpumpen. Alle Konzepte müssen den Brandschutzstandard NFPA 20 und andere Vorgaben von Klassifikationsgesellschaften (ABS, DNV, BV und andere) sowie spezielle Richtlinien (CE-Kennzeichnung, SOLAS usw.) erfüllen. Aufgrund der besonderen Bedeutung dieser Produktreihe für den sicheren Betrieb auf Plattformen und FPSOs hat Sulzer im Laufe der Zeit erhebliche Ressourcen in die kontinuierliche Verbesserung des Produktangebots für Löschwasseranwendungen investiert. Eine der jüngsten Entwicklungen ist eine Lösung mit hydraulisch angetriebener Vertikalpumpe (Typ BKn), die folgende Komponenten umfasst: containerbasierter Dieselmotor mit entsprechendem Abgassystem, Hauptpumpe (Typ ZE), Hydraulikaggregat, Dieseltank, Motoranlassersystem, Batterien, redundantes Batterieladegerät, Lüftung, Brand-, Rauch- und Gasmelder, Instrumentierung und Bedientafel für 18 Stunden Dauerbetrieb. Sämtliche Komponenten sind im Container untergebracht, der gemäss den Isolationsstandards J 120 und H 120 ausgelegt ist. Alle Brandbekämpfungssysteme von Sulzer werden im Werk konstruiert, gefertigt und unter Volllast getestet. Darüber hinaus erfolgt eine letzte Abnahmeprüfung vor Ort nach den Vorschriften der jeweiligen Klassifikationsgesellschaft. Neue Prüfanlage für Pre-Salt-Reserven Die Zahl der Plattformen und FPSOs, die für den Einsatz auf Tiefseefeldern gebaut werden, steigt stetig. Von den Pumpen und ihrem Zubehör verlangen die Betreiber eine höhere Zuverlässigkeit und mittlere fehler- 22 Sulzer Technical Review 1/ Die Wasserinjektionspumpen für FPSOs von Sulzer sind speziell für den Einsatz unter schwierigen Bedingungen auf hoher See ausgelegt (oben: GSG GSG-pump, Mitte: CP unten: MSD

5 4 Meerwasser-Förderpumpe SJS mit Tauchelektromotor. vollständige Systemtests an Wasserinjektionspumpen für die zentralen Pre-Salt-Ölfelder durchzuführen, die kürzlich von Petrobras südlich von Rio de Janeiro und nördlich von São Paulo entdeckt wurden. Durch die Tests unter Volllast konnten eine reibungslose Inbetriebnahme und ein reibungsloser Betrieb vor Ort gewährleistet werden. Neue Aufträge und erfolgreiche Installationen Sulzer kann eine ganze Reihe erfolgreicher Installationen auf einer Vielzahl von FPSOs vorweisen, die von MODEC, Hyundai Heavy Industries, DSME Bumi Armada, Petrobras und anderen Unternehmen der Ölindustrie weltweit gebaut wurden. Vor Kurzem erhielt Sulzer mehrere Bestellungen für Pumpen, darunter 6-MW-Wasserinjektionspumpen vom Typ GSG für Petrobras in Cessão Onerosa, 5,8-MW-Wasserinjektionspumpen vom Typ GSG für das Tupi-Feld von MODEC und Meerwasser-Förderpumpen vom Typ SJS mit Tauchelektromotoren für sechs FPSOs von Petrobras. Ein weiteres erfolgreiches Produkt, das in FPSOs von Petrobras zum Einsatz kommt, ist das dieselhydraulische Brandbekämpfungssystem von Sulzer. Sulzer liefert 28 containerbasierte Komplettsysteme für die Projekte Cessão Onerosa und Replicantes. Darüber hinaus hat Sulzer einen neuen Auftrag von Samsung Heavy Industries für vier spezielle containerbasierte Systeme erhalten, die auf FPSOs von Total im EginaÖlfeld vor Küste Nigerias eingesetzt werden sollen. Diese Aufträge unterstreichen den Ruf Sulzers als anerkannten Lieferanten von zuverlässigen, sicheren und effizienten Pumpenlösungen für FPSO-Anwendungen weltweit. Kontakt: Eliseo Iguma, Mike Sorrell freie Betriebszeit (MTBF) bei niedrigeren Betriebskosten. Dies wird bei der Konstruktion und Fertigung berücksichtigt. Einer der wichtigsten Punkte ist jedoch die Prüfung der Ausrüstung vor ihrer Auslieferung. Hierzu hat Sulzer im Laufe der Jahre in den Bau von Prüfständen investiert, die Leistungsprüfungen bei voller Drehzahl und vollständige Strangtests ermöglichen, um den sicheren Betrieb der Ausrüstung vor Ort zu gewährleisten. In Jundiai hat Sulzer vor Kurzem für über 4 Millionen US-Dollar eine neue 128-MV-Umspannstation gebaut, um Pumpen mit bis zu 15 MW testen zu können. Mit dieser neuen Anlage ist Sulzer in der Lage, 5 Sulzer-HPDMV-Ladepumpen für die FPSOs P-58 und P-62 von Petrobras. Sulzer Technical Review 1/