Unbemannte Fahrzeuge können bald Residency Subsea übernehmen

Modus Seabed Interventionsfahrzeug für Offshore Wind Docking Station (Foto: Osbit)

Saab Seaeyes Sabertooth Hybrid ROV / AUV (Foto: Saab)

Die Hydrone-Plattform von Saipem, die bei der MCE Deepwater Development zu sehen ist (Foto: Elaine Maslin)

Stinger-Drohnen-Dockingstation, im Subsea Valley in Norwegen ausgestellt (Foto: Elaine Maslin)

Oceaneering's Freedom-Konzept im Subsea Valley in Norwegen (Foto: Elaine Maslin)

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Robotersysteme rücken näher in die Lage, in Unterwasser-Dockingstationen als permanent installierte Fahrzeuge unter Wasser zu "leben".

In den 40 Jahren, in denen die Öl- und Gasindustrie unter Wasser gearbeitet hat, hat sich die verwendete Technologie allmählich weiterentwickelt. Ferngesteuerte Fahrzeuge (remote operated vehicles, ROV), die gebaut wurden, um Unterwasseraufgaben anstelle von Tauchern auszuführen, haben sich von ziemlich primitiven Maschinen zu heutigen hochleistungsfähigen und komplexen Fahrzeugen entwickelt, von denen viele jetzt elektrisch angetrieben werden.

Autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs), die ohne Tether (Nabelschnur) arbeiten, ergänzen jetzt den ROV-Betrieb, indem sie eine Alternative für Vermessungseinsätze einschließlich der Pipeline bieten. Aber es gibt jetzt auch einen weiteren Neuzugang auf dem Unterwasser-Unterwassermarkt: Resident-Fahrzeuge, von residenten ROVs bis hin zu Hybrid-Fahrzeugen.

Warum?
Einer der Haupttreiber ist die Kostensenkung. ROV Unterstützungsschiffe kosten viel. Entfernen Sie die Notwendigkeit für das Schiff und ein erheblicher Prozentsatz der Kosten der Operationen ist entfernt, Statoil's Tom Glancy, Berater Pipeline Mapping & Geographische Informationen, sagte eine internationale Vereinigung von Öl-und Gasproduzenten Veranstaltung in Stavanger im vergangenen Jahr.

Wenn ein Fahrzeug unter Wasser in "Garagen" oder Andockstationen betrieben wird, könnte dies auch die Wartezeiten bei Wartezeiten, die Betriebskosten unter schwierigen Bedingungen sowie Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltprobleme verringern. Es könnte auch die Fähigkeit bedeuten, mehr Daten zu sammeln und schnellere Antwortzeiten zu bedeuten. Ein weiterer Treiber ist der Umzug von Ölfirmen in immer tiefere Gewässer.

Was wurde getan?
Es ist kein neues Konzept. Das französische Subsea-Robotikunternehmen Cybernetix, jetzt Teil von TechnipFMC, entwickelte das Swimmer-Konzept - ein Shuttle, um ein Arbeitsklasse-ROV an eine Dockingstation unter Wasser zu liefern - und dann das ALIVE-Konzept (autonomes Lichtinterventionsfahrzeug) (ein Interventions-AUV oder I-). AUV) in den späten 1990er Jahren Anfang der 2000er Jahre.

Subsea 7 entwickelt seit langem sein Konzept für autonome Inspektionsfahrzeuge (AIV) und hat in den letzten Jahren das Offshore-Fahrzeug einschließlich der Andockfähigkeit getestet. Die jetzt zu Shell gehörende BG-Gruppe entwickelte mit Hilfe des DFKI und brasilianischer Forschungsorganisationen das FlatFish AUV. Es handelt sich um ein Inspektions- und Vermessungsfahrzeug, das darauf abzielt, von einer schwimmenden Produktionsplattform oder angedockten Unterwasserfahrzeugen aus gestartet zu werden. (Lesen Sie mehr im November / Dezember 2016 MTR). Im März einigten sich Saipem und Shell auf die Zusammenarbeit bei der Vermarktung des FlatFish.

Das Interesse anderer Operateure wächst. Seit 2016 investiert der norwegische Öl- und Gasbetreiber Statoil in Programme zur Erprobung von unterseeischen Fahrzeugen und nutzt dabei zunächst bestehende elektrische ROVs. Der Betreiber nimmt die Idee so ernst, dass es eine neue Phrase, die Unterwasser-Interventions-Drohne (UID), prägt.

Saab Seeauge
Ein Fahrzeug, das bereits auf dem Markt ist, ist Saab Seaeyes Sabertooth. Der Sabertooth, der 2013 die Docking-Fähigkeit demonstrierte, ist ein hybrid schwebendes ROV / AUV. Der Sabertooth kann als AUV, ROV und Hybrid arbeiten, hat Nutzlastanpassbarkeit - die bald auch einen elektrischen Manipulator der Arbeitsklasse beinhalten könnte - und kann in 3000m Wassertiefe arbeiten (mit einem Ziel für 4500m). Es kann über eine dünne Glasfaser-Tether-Echtzeitkommunikation / -steuerung in Auslenkungsbereichen von bis zu 12 km betrieben werden und kann im AUV-Modus viel weiter ohne das Glasfaserkabel arbeiten.

Für den autonomen Betrieb ist Sabertooth mit einer reaktiven Sensorsteuerung und verbesserten Navigationsfunktionen ausgestattet, sagt Peter Erkers, Verkaufsdirektor für Unterwassersysteme während der Subsea Valley-Konferenz in Oslo im März. Diese Fähigkeiten, einschließlich autonomes Andocken, erhielten Sabertooth für das Clean Sea Projekt der italienischen Ölfirma Eni, ein Unterwasser-Überwachungssystem für die Erkennung von Ölteppichen, vorgeplante Vermessungen entlang von Fließlinien und Pipelines sowie die Inspektion von Unterwasserproduktionssystemen (SPS).

Ein Sabertooth wird auch in einem residenten Systemprojekt für Offshore-Windparks eingesetzt, das von der britischen Organisation Modus Seabed Intervention, dem Ingenieurbüro Osbit und dem Offshore Renewable Energy Catapult entwickelt wird. In diesem Jahr wird Modus eine AUV-Docking-Station mit einem Sabertooth zum Aufladen und zur Kommunikation in einem Indoor-Tank testen, bevor sie zu einem von Innogy betriebenen Windpark, Gwynt y Mor, Offshore geht.

Im AUV-Modus hat der Sabertooth bereits Multibeam-Echosound-Pipeline-Verfolgung, Magnetometer / Gradiometer-Pipeline-Verfolgung und Bodensediment-Probenahme durchgeführt. Ein elektrisches Drehmomentwerkzeug und ein Orion-Sensor zur Erkennung von vergrabener Pipeline oder Kabelverfolgung wurden ebenfalls entwickelt.

Saab Seaeye plant auch autonome berührungslose kathodische Schutzmessungen mit Feldgradientensensor-Technologie. Es arbeitet auch an autonomen Struktur Inspektion und Riser / Nabel / Mooring Chain Inspection Operationen, mit Studien in all diesen Bereichen für dieses Jahr geplant.

Darüber hinaus arbeitet Saab Seaeye an einer merkmalsbasierten Identifikation für Navigation, verbesserter Stationierung, Fernsteuerung von einem unbemannten Oberflächenschiff (ASV) sowie der Demonstration und Kommerzialisierung von 3D-Terrain-Navigation und 3D-Objekterkennung. Hinzu kommen 3D-Mapping und 3D-Vision-Fähigkeit, um die Tracking- / Navigationsfähigkeit, Positionsschätzung, Stereosehen und die Fähigkeit, Entfernungen zu Objekten zu berechnen, zu verbessern, sagt Erkers.

Saab Seaeye plant, Kapazitäten für das Aufladen und Daten-Uploading / -Download hinzuzufügen und anschließend Langzeittests und ein Programm zur Verbesserung der Zuverlässigkeit durchzuführen.

Saab Seaeye entwickelt auch einen eigenen elektrischen Manipulator, der in Größe und Leistung einem Industriestandard-ROV-Manipulator wie dem Schilling T4 entspricht. Prototyp-Verbindungstests wurden Ende letzten Jahres durchgeführt und sollen im vierten Quartal 2018 auf den Markt gebracht werden. Saab betrachtet auch andere elektrische Werkzeuge.

"Sabertooth ist kein ROV der Arbeitsklasse", sagt Erkers. "Es ist ein AUV, der Fähigkeiten hat, die andere AUVs nicht haben. Es ist nicht einfach, diese Art von System zu entwickeln. Im Jahr 2015 demonstrierte Saab Seaeye, dass es alles hatte, um autonomes Verhalten zu haben - Auto-Docking, Stationierung, 3D-Terrain-Navigation. Eni Cleansea ist 10 Jahre vor Statoil. "

Freiheit
Eines der neuesten Konzepte auf dem Markt ist Oceaneering's Freedom. Oceaneering sagt, dass das 3,3 m lange Fahrzeug in der Lage sein wird, Inspektions-, erweiterte Vermessungs- und Lichtinterventionsarbeiten in einem modularen Design durchzuführen.

Dies bedeutet, dass es für die Mission konfiguriert werden kann, für die es benötigt wird.

"Die Freiheit wird autonom oder in Echtzeit gesteuert", sagt Arve Iversen, ROV-Betriebsleiter bei Oceaneering, während des Subsea Valley. "Es wird frei schwimmen oder angebunden, weitläufig sein und möglicherweise lange Zeit dort wohnen."

Die Freiheit wird einen gemeinsamen Mittelabschnitt haben, der Systemkomponenten beherbergt, die vier verschiedene Fahrzeugkonfigurationen unterstützen: Inspektion und Lichtintervention; geschleppte Langstreckenuntersuchung und Fernüberwachung. Die verschiedenen Konfigurationen werden erzeugt, indem die Bug- und Heckabschnitte der Fahrzeuge ausgewechselt werden. Das Fahrzeug wird außerdem Zugriff auf eine Reihe von Interventionswerkzeugen haben, die unter Wasser gelagert werden.

Als Fahrzeug wird Freedom über eine oder mehrere Docking-Stationen verfügen, die Strom zum Laden, zum Bestücken und zum Hoch- und Herunterladen von Daten bereitstellen. Dies wird in einem Rahmen sein, der auf einer Unterwasserbasis (Sauganker) sitzt, die einen Start- und Erholungs- und Andockkorb enthält. Der Korb würde verwendet werden, um das Fahrzeug für jegliche Wartung usw. zurückzugewinnen.

Die Docking-Station wird auch Systemkomponenten wie Navigationshilfen, Batteriepacks und Steuerungsinfrastruktur sowie ein Homing-Beacon für das Fahrzeug enthalten, sagt Iversen. Iversen sagt, dass das Fahrzeug in der Lage sein würde, auf 50km-Exkursion zu gehen, untethered. Oceaneering strebt im nächsten Jahr Q2-Prototypenversuche an.

"Wir suchen nach Lösungen, bei denen, wenn Sie nicht genügend Strom haben, wenn Sie mit bestehenden Feldern in Verbindung stehen, wir kein Strom- oder Kommunikationsnetzwerk haben, weil Sie andere Lösungen finden müssen", fügt er hinzu. "Wir betrachten Kommunikationsbojen, Wellenbojen, um die Energie aufzuladen. Für neue Felder ist es wichtig, diese (Technologien) von Anfang an zu gestalten. Sie müssen die Batterien in der Dockingstation aufladen. "

Hydrone
Saipem hat auch ein eigenes Fahrzeugkonzept, das Teil einer Fahrzeugflotte ist, die als Hydrone-Plattform bezeichnet wird. Die SonSub Hydrone-Plattform wurde für die Wartung von Unterwasser-Unterwasserservices entwickelt und umfasst die Hydrone R, ein Resident Vehicle, Hydrone W (ein semi-resident ROV der Arbeitsklasse) und Hydrone S (eine fortschrittliche Vermessungs- und Inspektionseinheit). Sie würden eine Unterwasser-Andockstation namens ByBase (für den permanenten Einsatz) und HyBuoy (eine Strom- und Kommunikationsboje für den temporären / permanenten Einsatz) sowie bei Bedarf auch von einem Schiff aus verwenden. Laut einer Präsentation von Stefano Meggio von der MCE Deepwater Development in Mailand wird beschrieben, dass die Hydrone R in der Lage ist, als ROV, Tetherless-ROV und AUV zu arbeiten und bis zu 3.000 m Wassertiefe arbeiten zu können. Es wäre in der Lage, zwischen verschiedenen Unterwasser-Werkstätten, die auch verschiedene Werkzeugkufen sowie Auflademöglichkeiten beherbergen würden, zu wechseln und für die Integration von Komponenten Dritter offen zu sein, sagte Giovanni Massari, ein Projektleiter von Saipem, der letztjährigen Underwater Technology Conference Bergen. Die Hydrone R-Einheit würde von einem schwimmenden Produktionsschiff oder von der Küste aus gesteuert werden. Es hätte auch ein "Menü" von automatisierten Missionen, die von den Betreibern an Land ausgewählt und von der Hydrone-R autonom durchgeführt werden könnten.

Der Hydrone-S ist ein "Advanced Resident AUV", sagt Meggio, mit einem auswechselbaren Werkzeugschlitten, der bis zu 3.000 m Wassertiefe mit 8-12 Stunden Ausdauer und 50 km Exkursionsfähigkeit einsatzbereit ist.

Mit dem Innovator ROV, das auf dem Castorone-Verlegeschiff mit der Steuerung von Onshore in Aberdeen via Satellit eingesetzt wird, hat Saipem bereits die Fernbetriebsfähigkeit getestet. Meggio zufolge wird das FlatFIsh-Konzept die von Saipem für die Hydrone-Plattform entwickelten Technologien teilen.

Flexibilität
Statoil hofft, dass es zwar verschiedene Fahrzeuglösungen gibt, dass sie sich jedoch an der gleichen Steckdose "anschließen", ähnlich wie wir verschiedene Geräte an die gleichen Steckdosen in unseren Häusern anschließen. Zu diesem Zweck hat Statoil eine Roadmap entwickelt, um 2020-23 eine erprobte fahrzeug-agnostische Docking-Station in einem Unterwasser-Produktionssystem zu sehen, die bereit ist, eine UID zu steuern, die autonom zwischen Stationen schwimmt und Vermessungs- und IMR-Aufgaben ausführt.

In der Tat entwickelt das norwegische Unternehmen Stinger eine UID-Dockingstation, die in der Lage ist, jedes Fahrzeug zu unterstützen. Laut Bjarte Langeland, CEO von Singer, entwirft das Unternehmen zwei Systeme: eine UID-Dockingstation und ihre "kleine Schwester", eine Steckdose, die mehrere Stromversorgungs- und Kommunikationsanforderungen bei gleichzeitig geringerem Platzbedarf unterstützt.

Die 9 Meter lange UID-Dockingstation wäre modular aufgebaut und könnte eine eigenständige Station sein oder in einer Produktionsvorlage nachgerüstet werden, sagt Langeland. Es würde eine Fahrzeug- "Landeplatte" und eine Werkzeuginduktionsplatte für verschiedene auswechselbare Werkzeuge und Sensoren für in Betrieb befindliche Fahrzeuge enthalten. Statoil plant im Rahmen von Qualifizierungsmaßnahmen eine Reihe von Testanlagen mit diesem Offshore-System auf dem Åsgard-Feld und an küstennahen Standorten. Diese hätten "Lego-ähnliche" induktive Stromversorgungs- und drahtlose Kommunikationsanschlusspunkte, an die sich Fahrzeuge anschließen könnten, was bedeutet, dass Betriebsräume an Land live sehen werden, welche Werkzeuge vorhanden sind und wie gut sie geladen sind, usw. Die Dockingstation würde dies tun haben auch Batterien, ein bidirektionales intelligentes Ladegerät.

Ist es kommerziell?
Glancy sagt, dass das UID-Konzept attraktiver sein könnte, wenn es sich um einen Shared Service handeln könnte, der beispielsweise in einem Joint Venture betrieben oder an andere Betreiber vermietet wird, sowie für zivile Überwachungs-, Sicherheits- oder andere Kartenanwendungen. In der Zukunft könnten unbemannte Überwasserschiffe unbemannte Unterwasseroperationen unterstützen.

Glancy sagt, dass es immer noch verschiedene Herausforderungen gibt, einschließlich der Bereitschaft der Unterwasser-Infrastruktur für ansässige Fahrzeuge, der Regulierung unbemannter Fahrzeuge und Skepsis und Widerstand gegen Veränderungen. Doch mit einer Reihe von Roadmaps, von Anbietern über Betreiber bis hin zu Dienstleistern, sind die Unterwasserfahrzeuge der Anwohner nur eine Frage der Zeit.


(Wie in der Mai 2018 Ausgabe von Marine Technology Reporter veröffentlicht )