EoW March 2010

technischer artikel Einsatz von Hochleistungselastomeren in Kabeln für Offshore- Plattformen in den arktischen Regionen Manuel La Rosa und Andreas Roos, Lanxess Deutschland GmbH Technical Rubber Products, Leverkusen, Deutschland

Übersicht Die Insel Sakhalin und das Gasfeld Shtokman in der Barentssee gehören weltweit zu den Gebieten mit dem schwierigsten Arbeitsumfeld. Offshore-Plattformen für diese Gebiete müssen sehr strenge Normen erfüllen, insbesondere im Hinblick auf Kabel für Bedienerpulte und Instrumentierungen. Hohe Flexibilität bei niedrigen Temperaturen (-50°C), außerordentliche Ölbeständigkeit, flammwidrige und korrosionssichere Eigenschaften sind lediglich einige der Anforderungen. EVM (Levapren ® ) und hydriertem Nitrilkautschuk HNBR (Therban ® ) eignen sich ideal zur Erfüllung dieser Herausforderungen. Ihre Halogenfreiheit, gute Ölbeständigkeit, Ozon- und UV-Lichtbeständigkeit, kombiniert mit einer guten mechanischen Leistung in einem weiten Temperaturbereich (von –40°C bis 175°C) machen aus diesem Material einen idealen Werkstoff für den Einsatz von Kabeln in Offshore-Plattformen in den arktischen Gebieten. In diesem Artikel werden verschiedene Compounds vorgestellt, die auf HNBR- und EVM-Mischungen basieren und entsprechend internationaler Normen, wie z. B. IEEE 1580, NEK 606 und BS 6883 geprüft wurden. Dabei wurde die Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Medien, wie z. B. Öl und wässrige Bohrschlämme, getestet. Mechanische Leistungseigenschaften wurden bei –50°C geprüft. Ethylen-Vinylacetat (Copolymere) 1 Einleitung 1.1 Die arktische Herausforderung Ölbohrung und -produktion in den arktischen Gebieten Russland, Kanada, Norwegen und die USA gehören zu den Ländern, die Kohlenwasserstoffvorkommen im arktischen

Gebiet erforschen und entwickeln wollen. Es wird angenommen, das die Eiskappe am Nordpol in 50 Jahren schmilzt, dadurch wird die Navigation und die Ölbohrung und -produktion im arktischen Meer ermöglicht. Die Schwierigkeintendiedieses Unternehmen mit sich bringt sind vielfältig: entlegene Offshore-Standorte raue Umwelteinflüsse und ein kritischer geopolitischer Schauplatz. Typische Beispiele der rauen arktischen Umwelt sind die Ölfelder Shtokman und jene in der Barentssee ( Bild 1 ). Dieses Projekt sieht eine Jahresproduktion von 70 Milliarden Kubikmeter Erdgas und 0,6 Millionen Tonnen Gaskondensat vor, was mit der jährlichen Gasproduktion in Norwegen vergleichbar ist, d.h. einer der wichtigsten europäischen Gaslieferanten [1] . 550km vor der Küste gelegen, kann dieses Gebiet nicht per Hubschrauber von den Festlandbasen aus erreicht werden. Eiskalte Winde, sehr niedrige Temperaturen und sechs Monate lange Winterfinsternis gehören zu den Schwierigkeiten in der Entwicklung dieses Gebietes [2] . Um im Tiefwasser zu bohren sind verstärkt- eisresistente Bohrschiffe erforderlich, einschließlich eines revolutionären achtseitigen Boots. Weitere Innovationen waren die mit verdicktem Eis gebauten Landepisten, neue Eisbrecher-Designs, Bild 1 ▼ ▼ : Plattformen funktionieren unter extremen Bedingungen in der Arktis

Eisbrecher-Versorgungsboote

und

schwimmende die Wartung der anderen Schiffe Vorort. Ohne diese Entwicklungen wäre die Bohrung und Produktion in der Arktis nicht möglich [3] . Kabelstandards für Ölplattformen NEK 606 ist der internationale Industrie- standard für die Öl- und -Gasindustrie sowie Marine- und Schiffbauindustrie im Bereich Offshore. Diese Kabel sind nach Det Norske Veritas (DNV) entsprechend ISO 9001 und 14001 zertifiziert. Der Aufbau der NEK 606 Kabel für Offshore- Plattformen ist anderen Normen ähnlich, wie z. B. BS 6883 und IEEE 1580 Typ P [4] . 1.1 Hochleistungselastomere für in kaltem Klima eingesetzte Kabel 1.2.1 Levapren ® Ethylen-Vinylacetat- Copolymere (EVM) Ethylen-Vinylacetat-Copolymere mit einem Gehalt von 40% bis 90% Vinylacetat (VA) sind als gummi-ähnliche Materialien bekannt. Die gesättigte Grundstruktur der Polymerkette bietet EVM eine hervorragende Ozon- und Wetterbeständigkeit. Außerdem zeigen sie auch eine hohe Temperaturbeständigkeit bis zu 175°C und die Steigerung des VA-Gehalts von 40% bis 90% ermöglicht eine wichtige Verbesserung der bereits sehr guten Ölbeständigkeit [5] . 1.2.2 Therban ® hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR) HNBR ist ein fast ideales Polymer, um die in arktischen Umgebungen erforderlichen Leistungskriterien zu erbringen. Sein außergewöhnliches Eigenschaftsprofil wird durch die gesättigte Grundstruktur des Polymers, in Kombination mit einer hochpolaren und inerten ACN (Acrylnitril) -Seitengruppe hervorgerufen. Trockendocks für

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