Toekomstige offshore olie- en gasvelden zullen hoogstwaarschijnlijk "satellietontwikkelingen" zijn die minder duur zijn en minder broeikasgassen uitstoten dan andere velden, omdat ze geen nieuwe productieplatforms nodig hebben. Een innovatief Noors computerprogramma genaamd "Slug Capturing 2" maakt het nu mogelijk om langere pijpleidingen te ontwerpen, waardoor veel meer velden als satellieten kunnen worden ontwikkeld.

Uit het zicht van land en vanuit de lucht, het Noorse plat is bedekt met een spinnenweb van pijpleidingen waardoor productievloeistoffen stromen uit de putten die de reservoirs aanboren.

Dit systeem dat olie vervoert, water en gas in dezelfde leiding wordt meerfasentransport genoemd.

Onderzoekswetenschappers in Noorwegen hebben nu een simulatiemodel ontwikkeld dat is ontworpen om een ​​van de grootste uitdagingen aan te gaan die door deze vorm van pijpleidingtransport worden veroorzaakt:de vorming van naaktslakken. Deze beperken de afstand waarop een satellietveld kan worden ontwikkeld vanuit de gastfaciliteit en vereisen dat er grote veiligheidsmarges worden ingebouwd in het ontwerp van meerfasige faciliteiten.

CO . verminderen ₂ uitstoot

Meerfasentechnologie ontstond bijna 40 jaar geleden bij SINTEF en het Noorse Instituut voor Energieonderzoek (IFE). Deze technologie maakt het mogelijk om onbewerkte olie en gas rechtstreeks van de productieputten van een veld naar platforms op aangrenzende velden of rechtstreeks naar het land te transporteren.

Meerfasentransport is de belangrijkste factor die het mogelijk heeft gemaakt om volledig geïntegreerde productiefaciliteiten op de zeebodem te installeren. Hiermee kunnen olie en gas offshore worden teruggewonnen zonder het hoge energieverbruik en de uitstoot van broeikasgassen die de bouw van nieuwe productieplatforms met zich meebrengt.

Voor elke ton staal die in de bouw wordt bespaard, CO ₂ de uitstoot wordt met iets minder dan twee ton verminderd.

Lange proppen vloeistof

Een van de grootste uitdagingen waarmee de pioniers op het gebied van multifasetechnologie bij SINTEF en IFE werden geconfronteerd, was het probleem van slugging aan te pakken:de vorming van lange proppen vloeistof, gescheiden door grote gasbellen in de leidingen.

Slugging veroorzaakt enorme fluctuaties in stroomsnelheden en resulteert in trillingen langs de pijpleidingen. Het kan de levensduur van de pijpleiding verkorten en als de pluggen lang genoeg zijn, ze kunnen de afscheiders in de opvangvoorziening overstromen.

De door de pioniers ontwikkelde rekentools zorgden voor een adequate beheersing van het slugging-fenomeen en maakten meerfasig transport mogelijk voor veel offshore-velden. Echter, hoe langer de pijplijn, hoe groter het sluggingprobleem.

De transportafstand vergroten

Dit is een van de redenen dat een nieuwe simulatietool die onlangs is ontwikkeld door SINTEF en het Noorse bedrijf LedaFlow Technologies goed nieuws is.

Dankzij deze tool zullen we waarschijnlijk binnenkort in staat zijn om de maximale meerfasige transportafstand te vergroten, waardoor meer satellietontwikkelingen mogelijk zijn.

Het nieuwe instrument zal dus de uitstoot van de olie- en gasproductie kunnen verminderen en is van grote betekenis in de transitie naar een emissievrije samenleving.

"Platformvrije" satellietvelden

Wat betreft de toekomst van onze offshore-industrie, Rystad Energy voorspelt dat maar liefst 75 procent van de olie en gas uit nieuwe Noorse veldontwikkelingen zal worden teruggewonnen met behulp van zogenaamde 'tiebacks'. Tiebacks maken productie mogelijk vanuit "platformvrije" satellietvelden, van waaruit de bronstroom via meerfasige pijpleidingen naar bestaande gastfaciliteiten met vrije capaciteit wordt getransporteerd.

De resultaten van het baanbrekende werk van SINTEF en IFE in de jaren tachtig blijven de basis van de rekenmodellen die worden gebruikt om meerfasige installaties op de zeebodem te ontwerpen en te bedienen.

We zijn er nu in geslaagd om een ​​model naar voren te brengen dat wereldwijd veel wordt gebruikt; de meerfasensimulator genaamd LedaFlow. De ontwikkeling van deze simulator begon net na de millenniumwisseling als onderdeel van een gezamenlijke inspanning van SINTEF en de oliemaatschappijen TOTAL en ConocoPhillips.

Kongsberg Digital is verantwoordelijk voor de industrialisatie van de technologie namens het spin-off bedrijf LedaFlow Technologies.

Nauwkeurige simulaties

De recent ontwikkelde slugging-simulatietool voorspelt zowel de frequentie als de lengte van de vloeistofpluggen die zich in de pijpleidingen vormen. De tool is zo nauwkeurig dat het mogelijk moet zijn om de transportafstanden van meerfasige pijpleidingen te vergroten - zowel horizontaal langs de zeebodem als verticaal omhoog vanaf de zeebodem naar de platformdekken van de host.

De nieuwe rekenmodellen van SINTEF en LedaFlow Technologies zijn gemaakt als een module die is opgenomen in het LedaFlow-pakket.

Het werk is uitgevoerd met financiering van de Onderzoeksraad van Noorwegen en de twee bovengenoemde oliemaatschappijen als onderdeel van een innovatieproject genaamd "Nauwkeurig".

Diepwaterproductie

De tool is speciaal ontworpen om de mechanische spanningen in te schatten die op de stijgbuizen werken die zich uitstrekken van de zeebodem tot aan de platforms. Het maakt ook ontwerpoptimalisatie mogelijk die de integriteit van pijpleidingen kan waarborgen en lekkage kan voorkomen zonder kostbaar overontwerp.

Dit is vooral belangrijk bij diepwaterproductie, zoals in de Golf van Mexico, waar transport met lange stijgbuizen voor grote problemen kan zorgen. Diepwaterstijgleidingen zijn bijzonder kwetsbaar voor mechanische storingen veroorzaakt door materiaalmoeheid als gevolg van slugging. Ontwerpers van dergelijke systemen hebben dus betrouwbare tools nodig om de levensduur van stijgleidingcomponenten te kunnen voorspellen.

Twee grote oliemaatschappijen hebben de meest recente R&D-versie van de nieuwe simulatormodule al gebruikt om diepwaterstijgleidingen te ontwerpen.

Optimale inrichting van opvangvoorzieningen

Nieuwe opgedane kennis over slugging schept ook kansen voor een meer optimale inrichting van opvangvoorzieningen op hostplatforms. Dit is belangrijk omdat overdimensionering veel energie vraagt ​​en dus duur is. Als een voorziening ondermaats is, het kan zijn dat de exploitant de productie moet verminderen of zijn toevlucht moet nemen tot energieverslindende tegenmaatregelen.

"Slug Capturing 2" is de naam die aan de nieuwe rekenmodule is gegeven. Het zal relevant zijn voor offshore-veldontwikkelingen, zowel in Noorwegen als in andere landen. Het zal begin 2021 op de commerciële markt worden uitgebracht.

De innovatie is gebaseerd op geavanceerde laboratoriumexperimenten die zijn uitgevoerd bij SINTEF in 's werelds grootste meerfasige laboratorium, die is geïnstalleerd met experimentele apparatuur die alles kan vergemakkelijken, van tests op tafel tot industriële schaal.

Het laboratorium vertegenwoordigt een onderzoeksinfrastructuur die van groot belang zal blijven bij het verminderen van de CO2-voetafdruk van offshore olie- en gasproductie.