Bladet Forskning

Utfordrende flerfasestrømninger

Norge ligger i fremste rekke internasjonalt innenfor utvikling av innovative undervannsløsninger. Senter for flerfase transport- og prosessteknologi skal bidra til at vi beholder denne posisjonen.

Skrevet av: elisabeth salvesen

KOMPLISERTE STRØMNINGER: Mellom gass (grått), lett olje (gult) og vann (blått) oppstår det kompliserte blandinger. Kunnskap om hvordan væskesystemene påvirker strømningen i rørledninger og prosessutstyr, gjør det mulig å legge opp til en sikker og pålitelig olje- og gassproduksjon. (Foto: SINTEF)

– Målet er å sikre transport av olje, gass og vann fra brønner på havbunnen gjennom rørledninger på en billigere og bedre måte enn i dag. Det sier Kjell Arne Jacobsen, som er leder for SFI-senteret Senter for flerfase transport- og prosessteknologi eller Multiphase Flow Assurance Innovation Centre (FACE).

Kjell Arne Jacobsen

– Flerfasetransport innebærer mange nye utfordringer. Når en blanding av to eller flere substanser strømmer sammen uten å løse seg opp i hverandre, har vi en flerfasestrømning som kan medføre ustabil produksjon. Olje og vann kan for eksempel komme støtvis ut av rørledningen og skape store problemer for mottaksanlegget.

Andre ganger kan olje og vann danne seige, uoppløselige bestanddeler som kan gi svært stort trykktap i rørledningen og dermed redusere produksjonen betydelig. Voks og isliknende krystaller kan dessuten bli skilt ut og øke strømningsmotstanden. Ved ugunstige forhold kan det blokkere røret helt. Hvis mengden av vann og vannkjemien er ugunstig, kan det føre til at rørledningen korroderer innenfra. Alt dette kan medføre enorme økonomiske tap eller i verste fall fatale hendelser med utslipp av olje og gass.

I fremste rekke

Senteret har tre likeverdige partnere – Institutt for energiteknikk (IFE), Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) og SINTEF. Senterets tre institusjoner har sterke, komplementære forskningsgrupper som arbeider med utvikling av ny kunnskap og teknologi spesielt innenfor flerfasetransport og prosessering.

Olje og vann kan for eksempel komme støtvis ut av rørledningen og skape store problemer.

– Innenfor fagområdet der nye innovative undervannsløsninger utvikles hele tiden, ligger Norge i fremste rekke internasjonalt. For å beholde denne posisjonen er det avgjørende å forske og utvikle ny kunnskap og teknologi. Senterets bidrag til forskningsdrevet innovasjon vil være et viktig element i denne fornyelsesprosessen, sier Jacobsen.

Vanskelige systemer

I dag hersker det usikkerhet ved utvikling av olje- og gassfelt som inneholder væsker som er vanskelige å transportere og prosessere. I FACE er målet å utvikle forståelse og kunnskap som gjør det mulig å bygge ut slike felt med mye mindre usikkerhet.

Ny kunnskap og nye metoder vil gi muligheter for produksjon av olje og gass fra felt som i dag ikke lar seg bygge ut. Det vil også gi nye muligheter i fjerntliggende områder som for eksempel i Arktis. Målet er å kunne transportere brønnstrømmen i rørledninger på havbunnen over lange avstander.

– Vi vil koble forskning som utføres i mikroskala ved Ugelstadlaboratoriet ved NTNU, med forskning i mellomskala og storskala hos IFE og SINTEF.

Det nye er å ta med kjemidimensjonen og mikrodimensjonen. Blir denne koblingen vellykket, ligger det et betydelig potensial for ny industriell utvikling, sier senterlederen.

Sikrer eksportvaren

– Utfordringen er å bygge kompetanse og kunnskap som danner basis for den videre industrielle virksomheten på området. Det er derfor viktig å utdanne nye ressurser både med tanke på grunnforskning og mer anvendt forskning som kan sikre at norsk undervannsteknologi forblir en stor eksportvare også i fremtiden.

Vi planlegger å utdanne 16 doktorgradsstudenter i FACE. Studenter vil bli utvekslet med universiteter i utlandet, og det vil bli ansatt flere postdok-stipendiater. Senteret planlegger å samarbeide med Colorado School of Mines og Florida State University, og det vil bli utviklet relasjoner til flere internasjonale forskningspartnere.

Senteret har så langt syv industripartnere (se boks) som både skal bidra finansielt og utføre forskning i senteret. Alle selskapene ligger i toppsjiktet internasjonalt når det gjelder bruk eller bygging av avanserte flerfaseundervannsproduksjonsløsninger.

Et kunnskapsgap

Forretningsmessig ligger utfordringen for fremtidig produksjon av olje og gass i det å bruke den eksisterende infrastrukturen så lenge som mulig mot slutten av feltets levetid. Det er et gap mellom industriens ambisjonsnivå om avansert undervannsutvinning og det vi i dag har av metoder og redskap til å forutsi oppførselen til kompliserte flerfasestrømninger. I fremtiden vil dessuten en stor del av verdens uproduserte oljereserver være tunge oljer som er mye mer kompliserte å transportere enn dagens olje og gass. For å kunne bygge ut nye oljefelt på en sikker og god økonomisk måte trenger vi mer kunnskap om oppførselen til de komplekse brønnstrømningene.

Skaper verdier

I Nordsjøen ble det tidligere benyttet store oljeplattformer som sto på havbunnen med utstyr som separerte olje, gass og vann. Gassen ble sendt til markedet i en rørledning, mens oljen ble lastet til skip eller sendt i en annen rørledning. Slike løsninger krever at olje- eller gassfeltene er svært store, for at utbyggingen skal bli lønnsom. I dag bygger man ut de fleste felt til havs med undervannsløsninger. Dette gir betydelig billigere utbyggings- og driftskostnader. Felt som ellers ikke ville ha blitt produsert, blir nå satt i produksjon. Dette skaper milliardverdier både for industrien og det norske folk.

VERDISKAPING I MILLIARDKLASSEN: Slik planlegges Ormen Lange utbygd med et undervannsproduksjonsanlegg med satellitter. Alt sendes inn i to rørledninger direkte til land før gassen sendes videre i en egen ledning til Storbritannia. Flerfaseteknologien har ført til verdiskaping i milliardklassen i Norge de siste 10–15 årene. ILLUSTRASJON: NORSK HYDRO  

– Ved å skaffe seg pålitelig informasjon om væskesystemene og hvordan disse påvirker strømningen i rørledninger og prosessutstyr, kan man legge opp til en sikker og pålitelig olje- og gassproduksjon. Det gjør det mulig å utforme et godt produksjonsanlegg som produserer forutsigbart og stabilt gjennom hele feltets levetid. Mangelfull kunnskap på området vil gi stor risiko for feil design. Det er derfor store verdier knyttet til god design og drift av slike anlegg, avslutter Jacobsen.

Multiphase Flow Assurance Innovation Centre (FACE)

Oljeindustrien trenger bedre kunnskap og beregningsmodeller for å kunne utvikle nye oljefelt med vanskelige brønnvæsker. Senteret skal utvikle bedre metoder for å beskrive vanskelige olje-/gass-/vannsystemer i form av matematiske modeller som kan benyttes i flerfase strømningsmodeller.

Vertsinstitusjon: Institutt for energiteknikk (IFE)
Forskningspartnere: SINTEF og NTNU
Bedriftspartnere: Statoil, Norsk Hydro, Total, ConocoPhillips, AkerKværner, Vetco og Scandpower PT
Budsjett: 240 millioner kroner over åtte år
Ansatte: 60–80
Senterleder/kontakt: Forskningssjef Kjell Arne Jacobsen, e-post: kjell.jacobsen@iku.sintef.no


Skriv ut siden