The objectives of the thesis are to propose the concept of subsea production system with seabed storage tank, perform the Reliability, Availability, and Maintainability (RAM) analysis for seabed storage tank using Fault Tree Analysis (FTA), and assess the production availability for the subsea production system with seabed storage tank. The proposed concept is expected to optimize production from oil fields in the deep sea, helping to improve the production and transportation of hydrocarbon resources from deep sea fields and may dramatically reduce the floater size by removing the floater from the crude storage function and may widen the operational envelope of the production and transfer of the well fluid to shuttle tankers. The reliability assessment of the seabed storage tank performs a four-step procedure. A four-step procedure is to define the system boundary, collect the reliability data, construct a fault tree and estimate the reliability. The failure and repair data are obtained from the component of the lowest level of the seabed storage tank because the seabed storage tank is a new system unknown reliability data. The maintainability analysis is estimated in accordance with MIL-HDBK 472 Procedure V. The production availability is analyzed using the commercial code MAROS, which is based on Monte-Carlo simulation methods. The failure rates and active repair times of the equipment for the proposed new subsea systems are collected from generic reliability data sources. Production availability and system criticality of subsea production system with seabed storage tank was performed. The overall oil production availability of 30 years is predicted to be approximately 98.55%. In terms of system criticality, the major contributor of oil production losses is the seabed storage tank, which is associated with approximately 0.5% of the production losses and contributing with approximately 35.6% of the total losses.
최근 해양의 원유와 가스 개발을 위한 시추 및 생산작업이 심해로 옮겨지고 있으며, 이에 작업 가능 수심이 3,000m에 이르고 있다. 수심이 깊어지고 연안에서 멀어짐에 따라 FPSO방식과 파이프라인을 이용한 Tie-back 방식의 단점과 한계점들이 더욱 명확히 드러나고 있다. 본 논문에서는 이것을 극복하기 위해 대형 해저저장탱크를 이용한 심해유전개발 개념을 제안하고자 한다. 신개념 해저저장생산시스템의 장점은 첫째, 심각한 해상조건에서도 원유와 가스를 생산, 저장할 수 있다. 둘째, 기존의 해양생산설비들과 인프라 구축이 용이하다. 셋째, 부유체의 크기를 현저히 감소 시킬 수 있다. 넷째, 환경 친화적이고 수심의 깊이에 크게 영향을 받지 않는다. 다섯째, 해저원유저장탱크 설계와 제작에 있어 CAPEX와 OPEX를 절감할 수 있다. 개념단계에서 해저저장탱크에 대한 RAM분석은 신뢰도 추산을 위해 최하위 단계의 구성요소로부터FTA 분석을 수행하였고 수리률은 MIL-STD 472 Procedure V를 이용해 추산되었다. 전체시스템에 대한 생산가용도 분석은Monte-Carlo 시뮬레이션 기법을 바탕으로 추산되었고 그 결과 전체 원유의 생산가용도는 98.5%, 손실에 가장 큰 고장을 일으키는 시스템은 해저저장탱크였다.
