Nå har vi i Forsknings-Norge utviklet en simuleringsmodell til å håndtere en av de største utfordringene ved slik frakt i rør: lumske væskeplugger som har begrenset hvor langt unna vertsplattformen «satellitter» kan bygges ut, og som har gjort store sikkerhetsmarginer påkrevd ved design av flerfaseanlegg.
Flerfaseteknologien ble til ved SINTEF og Institutt for energiforskning (IFE) for snart 40 år siden. Den gjør det mulig å sende olje og gass rett fra brønner på havbunnen og til plattformer på nabofelt. Eller strake veien til land.
Kutter to tonn CO2 per tonn stål
Dette er en viktig årsak til at komplette utvinningsanlegg i dag kan stå på havbunnen – og at olje og gass dermed kan utvinnes offshore uten det energiforbruket og klimagassutslippet som bygging av nye plattformer medfører. For hvert tonn stål som spares, reduseres CO2-avtrykket med i underkant av to tonn CO2.
En av hovedutfordringene som flerfasepioneerene ved SINTEF og IFE gjøv løs på, var fenomenet «slugging» – lange væskeplugger, adskilt av store gassbobler, som kan komme susende gjennom røret. Slugging gir massesvingninger og påfølgende vibrasjoner i rørledninger. Det kan redusere levetiden deres. I tillegg kan separatoren i mottaksanlegget oversvømmes om pluggene er lange nok.
Regneverktøyene som pioneerene utviklet, ga tilstrekkelig kontroll på slugging til at flerfasetransport ble mulig på mange offshorefelt. Men slugging er mer fremtredende jo lengre et rør er. Dette begrenser hvor lange rørene fra «satellitt» til vertsplattform kan være.
Kan få flere satellittfelt
Men den maksimale transportavstanden lar seg trolig øke ganske snart – og tilgangen på satellittfelt kan dermed vokse. Dette takket være ferskt simuleringsverktøy som vi i SINTEF og det norske selskapet LedaFlow Technologies har utviklet sammen.
Hjelpemidler som dette, som reduserer utslippene fra olje- og gassutvinning, er relevant for overgangen til nullutslippssamfunnet.
Om vår egen sokkels fremtid, spår Rystad Energy at 75 prosent av oljen og gassen fra nye norske felt, vil bli utvunnet ved hjelp av såkalte «tiebacks». Det vil si utbygginger basert nettopp på plattformfrie «satellitter» som sender brønnstrømmen sin til eksisterende vertsplattformer med ledig kapasitet – via flerfaserør.
Resultatene fra 1980-årenes pionerarbeid ved SINTEF og IFE utgjør fortsatt basisen for regneprogrammene som brukes til å prosjektere og drive flerfaseanlegg på havbunnen.
Teknologien lar deg oppleve arkitektur som ikke finnes
Nytt slugging-regneverktøy
Nå har vi videreutviklet et av disse redskapene: flerfasesimulatoren LedaFlow. Programmet ble født gjennom et samarbeid mellom SINTEF og oljeselskapene TOTAL og ConocoPhillips rett etter tusenårsskiftet. Kongsberg Digital står for industrialiseringen på vegne av spinoff-selskapet LedaFlow Technologies.
Det ferske slugging-regneverktøyet fra SINTEF og LedaFlow Technologies er utviklet som en modul til LedaFlow-pakken. Arbeidet er gjort med støtte fra Forskningsrådet og de to nevnte oljeselskapene, i innovasjonsprosjektet «Accurate».
De nye regnemodellene simulerer både frekvens og lengde på væskepluggene som dannes i rørene. Ja, så nøyaktig, at det trolig vil bli mulig å øke transportavstandene som flerfaseledninger kan betjene – både horisontalt langs havbunnen og ikke minst: vertikalt fra havbunnen og opp til dekket på vertsplattformene.
Verktøyet kan nemlig brukes til å anslå den mekaniske påkjenningen på stigerør fra havbunnen og opp til plattform. I sin tur muliggjør dette optimal design som sikrer rørenes integritet og forhindrer lekkasje uten kostbar overdimensjonering.
Utsatt for mekanisk svikt
Dette er spesielt viktig for produksjon på dypt vann, for eksempel i Mexicogulfen der transport gjennom lange stigerør kan gi store utfordringer. Dypvannsstigerør er nemlig spesielt utsatt for mekanisk svikt forårsaket av material-utmatting som skyldes slugging. Designere av slike systemer trenger derfor pålitelige verktøy for å forutsi levetiden til stigerørskomponentene.
To store oljeselskaper har allerede tatt i bruk siste FoU-versjon av den nye programmodulen til design av dypvannsstigerør.
Den nye kunnskapen om slugging åpner også for optimal design av mottaksanleggene på vertsplattformene, noe som er viktig fordi overdimensjonering er dyrt og energikrevende. Og hvis slike anlegg er for små, kan operatøren bli nødt til å redusere produksjonen eller ty til energikrevende mottiltak.
«Slug Capturing 2», som den nye regnemodulen kalles, er relevant for offshoreutbygginger både innen- og utenlands. Modulen skal ut på det kommersielle markedet i løpet av 2020.
Nyvinningen er basert på avanserte laboratorieforsøk som er gjort hos SINTEF – i verdens største flerfaselaboratorium. Anlegget har eksperimentelt utstyr over hele spekteret fra benkeskala til industriell skala. Dette utgjør forskningsinfrastruktur som vil ha stor betydning i arbeidet med å krympe karbonfotavtrykket fra olje- og gassutvinning til havs.
Små dråpers hemmeligheter kan gi smelteverk store gevinster
