De såkalte monsterbølgene med bølgehøyder opp mot 30 meter var lenge noe bare sjøfolk snakket om, hvis de overlevde. Men da oljeplattformen Draupner E i Nordsjøen ble truffet av en nesten 26 meter høy bølge som ble registrert av måleinstrumenter ombord, måtte forskerne innrømme at monstrene virkelig eksisterte.
Oljeplattformen Draupner S (foran) med boligkvarter ble installert i 1984. Draupner E er en ubemannet plattform som ble installert sommeren 1994. Plattformene ligger i Nordsjøen midt mellom Norge og Skottland og danner knutepunktet for gassrørledningsnettet i Nordsjøen.
Sugeankere utnytter vanndybden
Alle oljeplattformer av jacket-typen før Draupner E var blitt festet til havbunnen ved hjelp av peler rammet ned i havbunnen. Sugeankere, eller bøttefundamenter, installeres isteden på en enkel måte ved å sette dem på havbunnen med veggene penetrert ned i sedimentene, og så kobles det til en pumpe som skaper undertrykk inne i ankeret. Dette fører til at ankeret suger seg ned i grunnen, helt til topplokket er i kontakt med sjøbunnen.
NGI spilte en sentral rolle i utviklingen av bøttefundamenter og sugeankere helt fra de første ankrene av denne typen ble brukt til å forankre en lastebøye på Gorm-feltet i Nordsjøen i 1981. Med utbygging på dypere vann er det klart at peling i mange tilfeller ville vært et dyrt alternativ. NGI begynte derfor i samarbeid med bl.a. Statoil å eksperimentere med bøtteformede fundamenter som suges ned i havbunnen. I dag er dette konseptet i bruk på en rekke offshore oljefelter over store deler av verden.
Sugeanker-teknologien gir mer kapasitet med økende vanndybde, fordi den maksimale nedpressingskraften og opptrekkskapasiteten avhenger av vannsøylen over ankeret. Kort sagt: Jo dypere vann, desto bedre feste. Petroleumsutvinning på store havdyp hadde i mange tilfeller vært vanskelig uten sugeankerteknologi.
Sugeankere eller bøttefundamenter kan i mange tilfeller vare attraktive løsninger også for fundamentering av offshore vindturbiner, som NGI nå fokuserer på blant annet gjennom FoU-programmet SP2. Ramming av peler lager mye støy som blant annet kan skremme fisken på viktige fiskeområder som Doggerbank, mens sugeankere er en stille teknologi. Den eneste ulempen er at sugeankere ikke kan brukes der sjøbunnen består av grus eller stein.
Fakta om Draupner E
Draupner E er en oljeplattform av jacket-typen på 70 meters dyp langt ute i Nordsjøen, mellom Norge og Skottland. Plattformene Draupner E og Draupner S er knutepunktet for gassrørledningsnettet i Nordsjøen og er altså ikke boreplattformer.
NGIs oppdrag for Statoil på Draupner-feltet gikk blant annet ut på å utvikle og designe bøttefundamenter, samt å følge opp plattformens dedikerte overvåkingssystem. Statoil tok selv ansvaret for å installere selve bøttefundamentene. NGI var med i en spesiell ”task force” som ble opprettet for å gjennomføre dette pioneroppdraget, som ble utført fra et av verdens største kranfartøyer, Saipem’s S7000.
– Draupner E hadde bare stått i Nordsjøen et halvt års tid da denne kjempebølgen traff plattformen som et hammerslag. Da vi så dataene trodde vi først det var en feil, forteller Per Sparrevik. Han er fagleder for undervannsteknologi, instrumentering og overvåking ved NGI.
Men dataene var ikke feil. Da NGI gikk gjennom målingene og regnet på effekten av bølgen som traff plattformen, ble konklusjonen klar. Nyttårsbølgen som traff den ubemannede Draupner E-plattformen 1. januar 1995 var virkelig ekstrem, og derfor er den også blitt en av verdens mest berømte bølger med blant annet 175 000 visninger på Youtube.
Monsterbølgen kom som en stor overraskelse på både petroleumsbransjen og bølgeforskerne og utløste en omfattende forskningsinnsats, fordi den var så urimelig mye større enn bølgene som kom før og etter.
I dag brukes erfaringene fra Draupner E i forskning på blant annet vindturbiner.
26 meter høy bølge
Monsterbølgens hammerslag førte til et kraftig undertrykk i grunnen rundt det bøtteankeret som vendte mot bølgen, mens de tilsvarende instrumentene på baksiden av plattformen registrerte et kraftig overtrykk. Men plattformen og fundamentene holdt stand mot monstrbølgen.
Før Draupner trodde bølgeforskerne at fordelingen av bølgehøyder omtrent fulgte den berømte og klokkeformede Gauss-kurven. Da ville slike ekstreme bølger forekomme med kanskje 1000 eller 10 000 års mellomrom.
Men da Draupner E ble truffet av en nesten 26 meter høy bølge, som kom helt overraskende i en sjø som ellers hadde en signifikant bølgehøyde på bare 12 meter, ble Gauss-teorien motbevist i samme sekund. Signifikant bølgehøyde er gjennomsnittet av den høyeste tredelen av bølgene i løpet av 20 minutter.
– Senere målinger har bekreftet at monsterbølger forekommer mye oftere enn Gauss-teorien skulle tilsi. Bølgeforskerne har derfor gått over til å bruke det de kaller ikke-lineære teorier når de skal beregne bølgehøyder, forteller dr.ing James Strout, leder i NGIs avdeling for instrumentering og overvåking.
Oljeplattform med instrumenter
Grunnen til at nyttårsbølgen i det hele tatt ble registrert, var at Draupner E var den første store oljeplattformen av jacket-typen (med bunnfaste stålunderstell) i verden som var forankret til havbunnen med bøttefundamenter istedenfor med peler.
Bøttefundamenter og sugeankere var en ny type forankring som tidligere bare var blitt brukt på mindre lastebøyer og forankringer. Men på 1990-tallet var teknologien så velprøvd at Statoil bestemte seg for å bruke dem også på store konstruksjoner som Draupner E-jacketen.
For sikkerhets skyld ble plattformen utstyrt med en rekke måleinstrumenter som kontinuerlig sjekket plattformens bevegelser og at fundamentene holdt seg på plass i de verste vinterstormene. Det var disse instrumentene som for første gang i verden dokumenterte at monsterbølger virkelig kan forekomme.
Den største usikkerheten var knyttet til setninger i grunnen eller såkalt ”shake down” på grunn av sykliske belastninger under stormer. Instrumentene på Draupner E registrerte blant annet bølgehøyde, helning, setning, trykk i bøttefundamentene, spenninger i plattformbena, samt akselerasjoner på dekk og på fundamentene. Monsterbølgen ble registrert på samtlige sensorer.
Magnus Sparrevik, fagleder for undervannsteknologi, instrumentering og overvåking ved NGI (Foto: NGI)
Trykkmålerne i bøttefundamentene registrerte en stor kraft som forsøkte å dra plattformen oppover på den siden av plattformen som vendte mot bølgeretningen, mens de tilsvarende instrumentene på baksiden av plattformen registrerte en stor kraft nedover.
Akselerometrene på dekk og på fundamentene registrerte en brå bevegelse, voldsom på toppen, men moderat på bunnen. En laserbasert bølgehøydemåler bekreftet at plattformens øvre del var blitt truffet av et monster.
Selv om bølgekreftene var store, holdt både sugeankrene og plattformen stand. Senere beregninger har vist at sugeankrene ga etter cirka 10 millimeter horisontalt og 5 millimeter vertikalt, noe som viste at de fortsatt hadde mye å gå på. Fundamentene kunne tålt vesentlig større bølgekrefter uten å miste festet. Trolig hadde selve stålstrukturen gitt seg før plattformen hadde veltet på grunn av fundamentsvikt.
Holdt seg innendørs
Annonse
Monsterbølger oppstår etter alt å dømme i stormer når langsomme bølger blir innhentet av raskere bølger, noe som fører til at de to bølgetypenes høyder legger seg oppå hverandre. Det antas at monsterbølger har forårsaket en rekke skipsforlis opp gjennom årene, og da særlig den typen forlis hvor skipene bare forsvinner uten å ha sendt nødmelding.
Oljearbeiderne på Draupner-komplekset merket ikke noe særlig til monsterbølgen, fordi alt arbeid på dekk var blitt stoppet klokken 15 den dagen på grunn av stormen. Da bølgen traff befant alle mannskapene seg innendørs på naboplattformen Draupner S, som lå i le bak Draupner E.
Det oppstod noen mindre skader på teknisk utstyr på Draupner Es laveste dekk, men det var også alt. Dermed hadde bøttefundamentene bevist at teknologien er pålitelig og kan stå imot uante krefter.
