Optimization Based Design of Subsea Processing Considering Reliability and Maintenance

Undervannsteknologi gir mulighet for å utvikle små marginale felt som ofte har liten profittmargin og kort feltlevetid ved hjelp av kosteffektive løsninger. Det er derimot viktig at disse løsningene oppfyller kravene til pålitelighet og vedlikehold for å kunne oppnå disse målene. Disse kravene kan være vanskelig å tilfredsstille, da disse undervannsinstallasjonene som sørger for produksjon og prosessering er meget komplekse når det er snakk om store systemer. Optimaliseringsbaserte designverktøy er en god måte å sikre effektive og kostnadseffektive prosesser. Derfor er målet med dette prosjektet å implementere pålitelighet og vedlikeholds aspekter i en undervannsproduksjon og prosesserings optimaliseringsmodell. Optimaliseringen var formulert slik at det optimale designet for undervanns produksjon- og prosesseringssystemet var det som ga den høyeste nåverdien ved å se på begrensningene i produksjon, tapt inntekt fra produksjonstap, operative kostnader, og systempålitelighet. Optimaliseringsmodellen bruker superstrukturoptimalisering der superstrukturen inneholder alle mulige alternativt utstyr. Dette lar optimaliseringsalgoritmen velge den mest optimale konfigurasjon. Arbeidet har et fortinn i at pålitelighetsmodellen er en del av optimaliseringsmodellen. Dette sørger for en global optimal løsning og forhindrer multi-nivå optimalisering. Pålitelighetsmodellen bruker stasjonær (“steady-state”) tilgjengelighet for å estimere systemets oppetid. Vedlikeholdskostnadene ble delt inn i kostander knyttet til inspeksjon, vedlikehold og reparasjon (IMR) som er avhengig av systemtilgjengelighet, og vedlikeholdskostnader som er uavhengig av systemtilgjengeligheten. Metoden ble testet på en modell av et syntetisk felt på den norske kontinentalsokkelen. Inkludering av vedlikehold og pålitelighet påvirket i betydelig grad den optimale løsningen av undervannssystemet. Det ble funnet at ved å inkludere vedlikehold og pålitelighet i modellen, ble det funnet en annen konfigurasjon enn den som ble funnet når det ble ignorert. Forskjellen i nåverdi ved de to forskjellige konfigurasjonene var 11 millioner USD, der konfigurasjonen med inkludering av vedlikehold ga den høyeste verdien. Det ble også observert en økning i oppetid på 50 timer/år ved å inkludere vedlikehold. Dette er en økning på ca. 0.6% i total systemtilgjengelighet. Vedlikeholdskostnadene ble også redusert med 0.44 millioner USD/år med denne systemkonfigurasjonen. Metoden som er presentert bidrar til et framskritt i modellering og automatisert beslutningstaking ved undervannsproduksjon og -prosessering system design