Petroleum og is måler krefter

I Arktis virker iskrefter med stor kraft mot konstruksjoner ute i havet.

Dette er viktig å ta med i beregningen når en skal vurdere nye typer konstruksjoner for petroleumsutvinning i arktiske områder og islagte farvann.

Seniorforsker Bjørnar Sand ved Norut Narvik har ismekanikk og iskrefter mot offshorekonstruksjoner som spesialitet.

I sin doktorgrad har Sand jobbet med å vise hva som skjer når ulike typer offshore- konstruksjoner utsettes for trykk fra is og krefter fra forskjellige typer isformasjoner som for eksempel isflak og skruis.

Han har tatt i bruk moderne dataprogrammer, og utviklet ulike numeriske simuleringsmetoder. Følgende modeller er sentrale i doktorgradsarbeidet:

• En realistisk materialmodell som beskriver hvordan sjøis oppfører seg mekanisk.
• Utvikling av kontaktkrefter mellom sjøis og konstruksjoner, inkludert friksjon og gliding.
• Prosedyrer for automatisk beregning av oppdriftskrefter på ulike typer isformasjoner.

Billig og bra

Å simulere på datamaskinen er mye billigere enn å gjennomføre modellforsøk og feltmålinger.

Metodene Bjørnar Sand har utviklet blir dermed et attraktivt alternativ til de metodene som i dag brukes for å fastsette iskrefter. Metoden gir direkte informasjon om kreftene som virker fra isen på offshorekonstruksjonen.

Sand har sammenlignet de numeriske simuleringene med analytiske metoder for beregning av iskrefter mot offshorekonstruksjoner.

I EU-prosjektet LOLEIF (1998-2000) ble det gjennomført fullskala feltmålinger av istrykket som oppstår mot konstruksjoner. Resultatene fra datasimuleringen stemmer godt overens med målingene som ble gjort i felten.

Leting i nord

Letevirksomhet og feltutbygging for petroleumsutvinning i arktiske strøk og islagte farvann krever andre typer løsninger enn i regioner uten is. Og løsningene koster mer.

Både en utvidelse av petroleumsvirksomheten til Barentshavet Nord og fremtidige feltutbygginger på russisk side, vil medføre store utfordringer med hensyn til utvikling av arktisk teknologi.

- Nøyaktigere metoder for beregning av iskrefter mot konstruksjoner kan bidra til reduserte byggekostnader og økt lønnsomhet for fremtidige feltutbygginger, sier Sand.

- Hvis det skjer en ulykke i forbindelse med kompliserte, integrerte installasjoner og høye produksjonsvolum, kan det medføre store miljømessige konsekvenser i et sårbart miljø.

- Metoden gir sikrere prosjektering og dimensjonering av offshorekonstruksjoner i isutsatte områder. Arbeidet mitt kan bidra til mer optimale - og dermed billigere og sikrere - konstruksjoner i disse områdene, forteller Sand.

Store uoppdagede ressurser

Oljedirektoratet har anslått at en fjerdedel av de totale uoppdagede petroleumsressursene i verden kan ligge i Arktis.

I tillegg har Oljedirektoratet beregnet at 29 prosent av de gjenværende petroleumsreservene på norsk sokkel kan ligge i den norske delen av Barentshavet.

Norsk petroleumsindustri har over en periode på mer enn 40 år bygd opp en solid teknologisk kompetanse for gjennomføring av feltutbygging under tøffe klimatiske forhold.

Nordsjøen, Norskehavet, Canada (Newfoundland) og Sibir (Sakhalin) er eksempler på dette.

Andre land har også bygget opp arktisk teknologi og kompetanse over lang tid. Konkurransen er hard blant aktørene.

Satser

For å gjøre den norske petroleumsindustrien i stand til å møte den stadig økende konkurransen, må fokus rettes mot utvikling av arktisk teknologi og kompetanse.

- Norut Narvik har gjennom flere år satset på utvikling av kaldt klima-/arktisk teknologi. Utvikling av numeriske simuleringsmetoder for å beregne hvordan iskrefter påvirker offshorekonstruksjoner har stått sentralt hos oss, sier Sand.

Regjeringen har i forslaget til statsbudsjett for 2009 foreslått at det satses 35 millioner kroner årlig på arktisk teknologi og reiseliv.

Arktisk teknologi handler om de teknologiske utfordringene ved nærings- og samfunnsvirksomhet i kaldt klima. Denne satsingen vil forhåpentligvis bidra til videre utvikling av arktisk teknologi i norske fagmiljøer.

Bakgrunn:

Bjørnar Sand disputerte nylig for graden Tekn. Dr. ved Luleå Tekniska Universitet med avhandlingen Nonlinear finite element simulations of ice forces on offshore structures.