Petroleumsutvinning på store havdyp hadde i mange tilfeller vært vanskelig uten sugeankre, som først ble tatt i bruk i Nordsjøen for ca 25 år siden. NGI har vært sentral i utviklingen helt fra starten, og er fortsatt blant verdens ledende fagmiljøer når det gjelder geoteknisk design av sugeankre.

Det er mange og store forskjeller mellom de første sugeankrene som NGI installerte på Gorm-feltet i Nordsjøen i 1981, og for eksempel ankrene som ble installert for å holde den store Diana-plattformen på plass i Mexicogolfen i 1999.

De tolv sugeankrene på Gorm-feltet var forholdsvis små og ble installert for å forankre en enkel lastebøye på 40 meters vanndyp, mens sugeankrene ved Diana-plattformen satte rekorder både når det gjaldt vanndyp og størrelse. Dette var sugeankre med en høyde på 30 meter og en diameter på 6,5 meter, og de ble installert på hele 1500 meters vanndyp, på en havbunn som var preget av bløt leire.

NGI var med på å designe og installere de 30 meter lange sugeankrene ved Diana-plattformen i Mexicogolfen i 1999, som representerte et teknologisk gjennombrudd.

- Sugeankre er senere installert på enda større havdyp, men Diana representerte et teknologisk gjennombrudd, forteller Hans Petter Jostad og Knut H. Andersen ved NGI. Jostad er teknisk ekspert og fagleder i numerisk modellering på NGI, og Andersen er teknisk direktør.

Sugeankre er etter hvert blitt så utbredt at det ikke lenger finnes noen samlet oversikt over bruken. Den siste statistikken fra 2002 viste at det var installert til sammen 485 sugeankre på mer enn 50 lokaliteter over hele verden, på vanndyp ned mot 2000 meter.

Sugeankre er blitt brukt i de fleste oljeproduserende regioner på dypt vann over hele verden: Nordsjøen, Mexicogolfen, utenfor kystene av Vest-Afrika og Brasil, vest for Shetland, Sørkinahavet, Adriaterhavet og Timorhavet. NGI har vært med på å designe og/eller installere sugeankre i alle disse områdene.

I tillegg til geoteknisk prosjektering av sugeankere, har NGI deltatt aktivt med unik kompetanse innen utstyr for nedsetting og instrumentering, samt kontroll ved et stort antall sugeankerinstallasjoner offshore Afrika, Brasil og i Mexicogulfen, i tillegg til Nordsjøen.   

Teknologi med utspring i Nordsjøen
Sugeankrene bygger videre på designprinsippene og de tekniske løsningene som ble utviklet for de store gravitasjonsplattformene, som ble installert i Nordsjøen da den norske oljeutvinningen begynte i 1970-årene.

Den første gravitasjonsplattformen på Ekofisk-feltet hadde et fundamentareal på størrelse med en fotballbane, noe som var nødvendig for å motstå de store bølgekreftene plattformen ville bli utsatt for i et værhardt havområde. Den ble plassert på en bunn som bestod av meget fast lagret sand, og ble konstruert for å tåle opptil 24 meter høye bølger. 

Etter hvert som utbyggingen i Nordsjøen spredte seg til områder med dårligere grunnforhold og større vanndyp, ble plattformene også konstruert for å tåle enda større bølger. Disse plattformene ble utstyrt med "skjørt", som ved en kombinasjon av gravitasjonslast og undertrykk penetrerte ned i grunnen.

Plattformen på Gullfaks C-feltet ble for eksempel utstyrt med skjørt som stakk hele 22 meter ned i havbunnen. Troll-plattformen, som er installert på 330 meters dyp, har 36 meter lange skjørt og er verdens største gravitasjonsplattform.

Suges ned i grunnen
Et sugeanker kan sammenliknes med en enorm hermetikkboks som er åpen i den enden som vender ned. "Hermetikkboksen" settes først ned på bunnen, og deretter pumper man ut vannet som er fanget inne i boksen. Dette fører til at det oppstår et kraftig undertrykk som suger ankeret ned i grunnen.

Konseptet med bruk av sugeankre ble utviklet for de situasjonene hvor havdybden var så stor at det ikke var økonomisk lønnsomt å plassere en gravitasjonsplattform på havbunnen. Teknologien fungerer blant annet svært godt på havbunner med bløt leire eller andre former for dårlige bunnforhold, og sugeankrene er ofte enklere å installere enn peler som må bankes ned i grunnen.

Forankringskjettingene blir vanligvis festet på siden av sugeankeret. Et riktig installert sugeanker fungerer som en kort og stiv pel og er i stand til å tåle store belastninger både horisontalt og vertikalt. 

12 meters ankre istedenfor 90 meters peler
Et viktig utviklingstrinn for NGIs sugeankerteknologi kom med det daværende operatørselskapet Saga Petroleums Snorre A-plattform, som begynte å produsere olje i Nordsjøen i 1992.

Dette var en strekkstagsplattform av en type som andre steder i verden var blitt forankret med opptil 90 meter lange peler. Men på Snorre-feltet var det vanskelig eller umulig å bruke så lange peler, fordi det var et område med store steinblokker ca 60 meter under havbunnen.

Derfor bestemte Saga Petroleum seg isteden for å bruke sugeankre, som ble dimensjonert av NGI basert på teoretiske analyser som først ble verifisert ved hjelp av omfattende modellforsøk. Beregningene viste at plattformen kunne forankres på en trygg og sikker måte ved hjelp av sugeankre som bare penetrerte 12 meter ned i havbunnen.

Best i verden
NGIs målsetning er å være blant de beste i verden når det gjelder geoteknisk design av sugeankre. NGI har også mye erfaring og kompetanse når det gjelder installering. 

NGI har utviklet egne analyseverktøy for å beregne sugeankres evne til å motstå dimensjonerende belastninger. Figuren viser utviklingen av et brudd i leire rundt et sugeanker med optimal plassering av forankringskjettingen. Det ble gjort flere forsøk med modeller av sugeankrene til Snorre-plattformen. Bildet viser resultatet av en test der et anker i bløt leire ble belastet helt til det oppstod brudd i leiren.

- Den sterke posisjonen når det gjelder design skyldes blant annet at vi fikk anledning til å være med på forankringen av de store gravitasjonsplattformene i Nordsjøen. Det førte til at vi måtte utvikle metoder for å beregne effekten av sykliske belastninger plattformene ville bli utsatt for på grunn av bølgene i Nordsjøen, forteller Knut H. Andersen.

- Dette var en helt ny problemstilling på den tiden: Vi måtte altså først beregne effekten av plattformvekten, og så beregne de sykliske tilleggsbelastningene som oppstår på grunn av varierende bølgehøyder. Dette var en stor utfordring som måtte løses før man kunne installere både gravitasjonsplattformer og flytende anlegg, forklarer han.

NGI i Houston
NGIs sugeanker-ekspertise er internasjonalt anerkjent og er blitt godt mottatt av både oljeselskaper og leverandørindustrien helt siden 1990-årene. I 2002 etablerte NGI i Houston datterselskapet NGI Inc.

- Etter at vi åpnet dette kontoret fikk vi blant annet oppdrag med å detaljplanlegge geoteknisk design for mer en 15 sugeanker-prosjekter i Mexicogolfen. Ett av disse var det krevende Mad Dog SPAR-prosjektet, med sugeankere som skulle installeres i gamle skredmasser nedenfor Sigsbee-skråningen, sier selskapets nåværende president Stein Strandvik.

Det norske og internasjonale markedet blir også betjent av den norske bedriften Advanced Production and Loading (APL), som utvikler og leverer løsninger for olje og gass industrien. APL er markedsleder i utvikling, produksjon og salg av flytende laste- og produksjonsfartøyer og tilhørende teknologier for olje- og gassindustrien.

NGI samarbeider med APL i forbindelse med løsninger for forankringen av disse fartøyene. APL har hovedkontor i Norge og avdelinger i Paris, Houston, Rio de Janeiro, Kuala Lumpur, Singapore Shanghai og Aberdeen.

Forskning og utvikling
NGI har vært sentral i konseptutvikling, design og installasjon av sugeankre helt fra starten av. NGI har erfaring med både utvikling av beregningsprosedyrer, design av ankrene, modelltesting, laboratorietesting, installasjon og overvåking. Den første offentlige bevilgningen til forskning og utvikling (FoU) på sugeankere kom fra det daværende Norges teknisk-naturvitenskapelige forskningsråd allerede i 1986.

NGI har også deltatt i flere industristøttede FoU-prosjekter. Prosjektet Application of offshore bucket foundations and anchors in lieu of conventional designs (1994-1998) ble støttet av 15 internasjonale selskaper og ble en av de viktigste studiene innen området.

Prosjektet Skirted foundations and anchors in clay (1997-1999) ble sponset av 19 internasjonale selskaper gjennom Offshore Technology Research Center (OTRC), og prosjektet Skirted offshore foundations and anchors in sand (1997-2000) ble støttet av 8 internasjonale selskaper.

En industristøttet studie av dypvannsforankringer i bløt leire ble fullført i 2003. Det overordnede målet var å fremskaffe bakgrunnsdata og annen informasjon til API Geotechnical Workgroup (RG7) og Deepstar Joint Industry Project VI, slik at organisasjonene kunne utvikle retningslinjer for god praksis for design og installation.

Studien tok utgangspunkt i installasjonsdata for seks veldefinerte sugeankere i bløt leire. Konklusjonen var at sugeankere er en moden og pålitelig teknologi, som trygt kan brukes på dypt vann og under vanskelige forhold, forutsatt at design, konstruksjon og installasjon foregår ved hjelp av den beste tilgjengelige kompetansen.

Også det internasjonale sikkerhetsselskapet DNV (Det norske Veritas) har i nært samarbeid med NGI utarbeidet retningslinjer for anbefalt praksis og designprosedyre ved bruk av sugeankere.