Spar (platform)

Een spar (single point anchor reservoir) is een drijvend productieplatform dat wordt toegepast in diep water. De spar is een van de drijvende platforms die het mogelijk maken om op dieper water olie en gas te produceren dan mogelijk is met stalen onderstellen (jackets) of zelfs compliant towers. De andere drijvende platforms zijn het conventioneel afgemeerde halfafzinkbare productieplatform (semisubmersible production platform, semi), het tension-leg platform (TLP) en de FPSO.

De Mad Dog-spar in de Golf van Mexico

Kraanschip Thialf naast Perdido

Kenmerken

Een sparplatform bestaat uit een verticale cilinder met een grote diameter met bovenop een dek.^[1] Op het dek staan de productie-installaties en de verblijven voor de bemanning. Het grootste deel van de spar zit onder water.^[1] Van de cilinder wordt het onderste deel gevuld met ballastmateriaal. Het materiaal is zwaarder dan water waardoor het zwaartepunt van het platform wordt verlaagd en dit zorgt voor stabiliteit.^[1] De spar wordt met kettingen en meerdraden die rondom zijn aangebracht verbonden aan in de zeebodem geplaatste paalankers of zuigankers (suction-piles).

De spar ligt in principe vast op een locatie, maar door de ankers aan te halen of te vieren, kan de spar kleine horizontale verplaatsingen doen.^[1] Dit biedt de mogelijkheid meerdere boorputten te slaan op een klein oppervlak. De kern van de cilinder is hol, waardoor geleiderpijpen (risers) met de boorstangen van het dek naar de zeebodem kunnen zakken. De bovenste helft van de spar kan verder gebruikt worden voor de tijdelijke opslag van aardolie dat opgehaald wordt met shuttletankers.^[1] Hier is ook ruimte om het niet gebruikte deel van de ankerkettingen op te slaan.

Typische eigenperiode (s)^[2]

schrikken (surge)	> 100
verzetten (sway)	> 100
dompen (heave)	20 - 35
slingeren (roll)	50 - 90
stampen (pitch)	50 - 90
gieren (yaw)	> 100

De meeste golfperiodes van het golfspectrum liggen tussen de 4 en 6 seconde voor normale zeegang en tot 20-25 seconde voor deining, afhankelijk van het gebied. De eigenperiode voor bewegingen van spars ligt daarboven. Voor dompen (heave) ligt dit typisch tussen de 20 en 35 seconde, voor slingeren (roll) en stampen (pitch) tussen de 50 en 90 seconde en voor schrikken (surge), verzetten (sway) en gieren (yaw) boven de 100 seconde.

Types

Er zijn drie versies van de spar.^[1]

• spar: de klassieke vorm is een geheel betonnen cilinder
• truss-spar: bij de truss spar is de onderste helft van de cilinder een stalen vakwerk met geheel onderaan een extra gewicht voor de stabiliteit. Het vakwerk is aan de onderkant van het betonnen deel bevestigd. Dit heeft als voordeel dat er minder materiaal wordt gebruikt en is dus goedkoper om te maken
• cel-spar: de cel spar heeft een grote centrale cilinder die omringd wordt door kleinere cilinders van wisselende lengte. Onderaan de cilinders zijn reservoirs voor het zware ballastmateriaal.

Transport en installatie

Spars worden op hun zij gebouwd en getransporteerd. Na fabricage worden de spars veelal van de werf via een halfafzinkbaar schip vervoerd naar een haven in de buurt van de uiteindelijke locatie. Nadat het gelost is, wordt het met sleepboten naar locatie gebracht, waar de spar overeind wordt geballast. Daarna wordt het afgemeerd en wordt het dek (topside) er opgehesen. Afsluitend worden daarna pijpleidingen en umbilicals afgehangen.

Inzet

Het gunstige zeegedrag van de spar was al geruime tijd bekend van boeien en in 1962 werd om die reden het onderzoeksvaartuig FLIP zo gebouwd dat het als spar kon opereren. Voor opslag werd in 1976 de Brent Spar in gebruik genomen als Floating Storage and Offloading Unit voor het Brentveld. Daarna bleef het concept geruime tijd ongebruikt, tot Deep Oil Technology (DOT), in 1967 opgericht door Fluor, het concept vanaf 1984 verder ontwikkelde onder leiding van Edward E. Horton. Het zou echter geruime tijd duren voordat dit aansloeg. In 1995 zetten Aker en McDermott Spars International Inc. (SII) op om samen te werken met DOT. Zij verkregen de eerste opdracht van Oryx en leverden in 1997 met Neptune de eerste spar die ook gebruikt werd voor olieproductie. Zo werden er drie klassieke spars opgeleverd tot in 2000 Aker en McDermott weer uit elkaar gingen, aangezien de oliemaatschappijen meer concurrentie wilden. De octrooien bleven eigendom van beiden via Spars International.

Aker zette daarop een aparte divisie op, Deep-water Company, waarmee het een nieuw concept ontwikkelde. Kerr-McGee, dat in 1999 Oryx had overgenomen, had voor de velden Nansen en Boomvang geen opslagcapaciteit nodig, zodat de spars niet uit een grote opslagtank hoefden te bestaan. In plaats daarvan bestond het uit een bovenste sectie die vrijwel het gehele drijfvermogen levert – de hard tank – een onderste sectie die drijfvermogen levert tijdens het slepen naar locatie voordat de spar overeind is geballast en die daarna de vaste ballast krijgt die de spar zijn grote stabiliteit geeft – de soft tank – en de tussensectie die het geheel bij elkaar houdt. Deze truss-spar werd voor Nansen en Boomvang uiteindelijk toch weer met McDermott uitgevoerd, dat ook zijn eigen divisie had gevormd met SparTEC.

Aker Maritime werd in 2001 overgenomen door Coflexip Stena Offshore (CSO) en vormde CSO Aker. CSO werd op zijn beurt overgenomen door Technip, dat daarmee het spar-concept verkreeg. Technip verkreeg zo ook Gulf Marine Fabricators waar veel van de dekken (topsides) voor de spars werden gebouwd. Gulf Marine Fabricators werd in 2005 overgenomen door Gulf Island Fabrication.

Voor het kleine Red Hawk-veld waren een conventionele spar en ook een truss-spar te duur. Geïnspireerd door de bouw van de suction piles voor de verankering van de spars bedacht Edward E. Horton daarop de cel-spar. Deze uit meerdere cilinders bestaande spar kan goedkoper gebouwd worden, doordat het staal hier gewalst wordt. Van dit ontwerp was Red Hawk het enige exemplaar tot in 2008 de productie werd gestopt en de spar in 2014 af werd gezonken, iets wat in de Verenigde Staten is toegestaan onder de Rigs-to-Reefs-wetgeving.

Spars^[3]

#	Veld	Type	Jaar	Operator	Land	Ontwerp	Werf	Installatie	Waterdiepte
1	Brent	Spar	1976	Shell	Verenigd Koninkrijk		Wilton-Fijenoord/ IHC Gusto		0141 141 m
2	Neptune	Spar	1997	Oryx	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Deep Oil Technology, Spars International	Aker Rauma Offshore/ McDermott	McDermott	0588 588 m
3	Genesis	Spar	1999	Chevron	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Deep Oil Technology, Spars International	Aker Rauma Offshore/ McDermott	McDermott	0792 792 m
4	Hoover/ Diana	Spar[4]	2000	Exxon	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Deep Oil Technology, Spars International	Aker Rauma Offshore/ Brown & Root	Saipem	1463 m
5	Nansen	Truss-spar	2002	Kerr-McGee	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Deep Oil Technology, Spars International	Aker Rauma Offshore/ McDermott Morgan City	McDermott	1121 m
6	Boomvang	Truss-spar	2002	Kerr-McGee	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Deep Oil Technology, Spars International	Aker Rauma Offshore/ McDermott Morgan City	McDermott/ Heerema	1053 m
7	Horn Mountain	Truss-spar	2002	Vastar[5]	Golf van Mexico, Verenigde Staten	CSO Aker	Technip Rauma Offshore/ Gulf Marine Fabricators	Heerema	1653 m
8	Medusa	Truss-spar	2003	Murphy	Golf van Mexico, Verenigde Staten	McDermott SparTEC	McDermott Jebel Ali/ Veracruz	McDermott	0678 678 m
9	Gunnison	Truss-spar	2003	Kerr-McGee	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Technip	Technip Rauma Offshore/ Gulf Island Fabrication	Heerema	0960 960 m
10	Devil's Tower	Truss-spar	2004	Dominion/ Williams	Golf van Mexico, Verenigde Staten	McDermott SparTEC	McDermott Batam/ Veracruz	McDermott	1710 m
11	Red Hawk[6]	Cel-spar	2004	Kerr-McGee	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Technip	Gulf Marine Fabricators	Technip/ Heerema	1616 m
12	Front Runner	Truss-spar	2004	Murphy	Golf van Mexico, Verenigde Staten	McDermott SparTEC	McDermott Jebel Ali/ Gulf Island Fabrication	McDermott	1015 m
13	Holstein	Truss-spar	2004	BP	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Technip	Technip Rauma Offshore/ McDermott Morgan City	Heerema	1324 m
14	Mad Dog	Truss-spar	2005	BP	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Technip	Technip Rauma Offshore/ McDermott Morgan City	Heerema	1348 m
15	Constitution	Truss-spar	2006	Kerr-McGee	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Technip	Technip Rauma Offshore/ Gulf Island Fabrication	Heerema	1515 m
16	Kikeh	Truss-spar	2007	Murphy	Maleisië	Technip	Malaysia Shipyard and Engineering	Technip	1330 m
17	Tahiti	Truss-spar	2009	Chevron	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Technip	Technip Rauma Offshore/ Gulf Island Fabrication	Heerema	1250 m
18	Perdido	Truss-spar	2010	Shell	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Technip	Technip Rauma Offshore/ Kiewit	Heerema	2383 m
19	Titan	MinDOC	2010	ATP	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Bennett	Gulf Island Fabrication	McDermott	1220 m
20	Tubular Bells	Spar	2014	Hess/ Williams	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Williams	Gulf Island Fabrication	Heerema/ Saipem	1311 m
21	Lucius	Truss-spar	2015	Anadarko	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Technip	Technip Rauma Offshore/ Kiewit	Heerema	2165 m
22	Heidelberg	Truss-spar	2016	Anadarko	Golf van Mexico, Verenigde Staten	Technip	Technip Rauma Offshore/ Kiewit	Heerema	1616 m
23	Aasta Hansteen	Truss-spar	2018	Statoil	Noorwegen	Technip	Hyundai	Technip/ Boskalis/ Subsea 7	1300 m

Bronnen, noten en/of referenties

1. (en) Rigzone How do Spars Work ?, geraadpleegd op 20 juli 2014
2. (2014): DNV-RP-C205, Environmental Conditions and Environmental Loads, p. 98
3. Mahoney C.N.; Supan, C. (2012): '2012 Worldwide Survey of Spar, DDCV, and MinDoc Vessels', Offshore Magazine
4. Deep Draft Cassion Vessel
5. Vastar werd in 2000 overgenomen door BP
6. Ontmanteld in 2014

Mediabestanden

Zie de categorie Spar platforms van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.