Feasibility Study of the “Launch and Forget” Installation Method for Deep Water Marine Operations

Abstract

Formålet med denne masteroppgaven er å bidra med å utforske gjennomførbarheten i metoden "Launch \& Forget", ved å undersøke egenskapene til en modellskala brønnramme når den beveger seg nedover i vannkolonnen.

Eksperimenter i modellskala har blitt utført i Dokka-bassenget hos Sintef Ocean sine lokaler på Tyholt i Trondheim. Eksperimentene har blitt utført med en 1:75 modell av en 315 tonn brønnramme, med varierende mengde oppdrift. Effekten av fire scenarioer mellom 0\% og 40\% ekstra oppdrift ble undersøkt, i tillegg til effekten av å skli av en rampe, initiell orientering og ekstra tiltak for å begrense hastigheten under synking.

Resultatene av eksperimentene viser at bevegelsene til modellen domineres av rotasjon om den transverse aksen. Denne rotasjonen reduserer med økt oppdrift på strukturen. Eksperimentene viser også at det er mulig å oppnå passiv stabilitet under nedsenking ved å legge til ekstra oppdrift.

Nedsenkingshastigheten observert under eksperimentene er alle over grensen for landingshastighet. Det innebærer at tiltak mot reduksjon i hastighet må til for at denne metoden skal virke i praksis.

En forenklet simuleringsmodell av nedsenkningen ble laget i MATLAB, og er basert på målinger av drag-effekter fra eksperimentene. Simuleringsmodellen virker i henhold til forventningene man har basert på de antagelsene som er gjort. Resultatene har i sammenligning med tendensene i eksperimentene vist at det er viktig å inkludere effekten av løfteeffekter, noe som ikke var inkludert i simuleringen.

Resultatene fra eksperimentene har blitt brukt til å indikere en økning i operasjonskriteriene og en reduksjon i tidskonsum for "Launch \& Forget"-metoden sammenlignet med konvensjonelle metoder brukt i dag.

Viktige feilkilder er knyttet til eksperimentelt oppsett, på grunn av blant annet manuelt slipp av modellen inn i vannet, både med og uten rampe og fallskjerm.

Denne oppgaven har gitt en indikasjon på at gjennomførbarheten til "Launch \& Forget"-metoden. Resultatene viser at det er mulig å oppnå passiv stabilitet under nedsenking, som er et viktig aspekt ved metoden.

The purpose of this thesis is to contribute to the study of the feasibility of the Launch \& Forget method, by assessing how a model-scale integrated template structure descends through the water column.

Model-scale tests were performed in the "Dokka" basin at Sintef Oceans facilities in Tyholt, Trondheim. The tests of free-fall descent were performed for a 1:75 model of a 315Te ITS, varying added buoyancy between 0 and 40.5\%. In addition, the effect of launch, initial orientation and additional means of descent velocity retardation have been investigated to a limited extent.

The results of the experiments show that the motion of the falling structure is dominated by rotation about its transverse axis. This rotation decreases with increased buoyancy of the structure. The experiments show that the passive stability of structure during descent can be ensured with added buoyancy.

Descent velocities observed in this thesis were all above a stated limit for impact velocity, indicating additional measures must be taken to reduce descent velocity.

A simplified simulation model of the descent was made in MATLAB, based on the measurements of drag effects from the experiments. The simulation model performs as expected by a simplified model of the dynamics. By comparison to the experiments, the simulation model showcases the importance of the lift effects which were not included in the simulation.

The results from the experiments have been used to indicate an increase in the operational limits and reduction in the time consumption of the “Launch \& Forget” method, compared to the conventional methods used today.

The experimental setup has some weaknesses due to the manual way of launching the model into the water, both with and without ramp and parachute.

An assessment of how this thesis' findings affect the question of the feasibility of the L\&F method. The results indicate that it is possible to achieve passive stability during descent, which is an important factor in the L\&F method.