Typhoon Ventil: Syklonisk strømning gir renere produksjon

Transkript

1 Typhoon Ventil: Syklonisk strømning gir renere produksjon

2 INNHOLD Teknologien Resultat fra fullskalatester Pilotinstallasjon Utviklingsprosjekt Typhoon Ventil, prototype

3 TEKNOLOGIEN PROSJEKT HISTORIKK : Idé og konseptutvikling (UiS, Total) 2006: Typhonix AS etablert 2006: Mulighetsstudie (Petromaks, Statoil, Shell, ConocoPhillips), budsjett 0,6 mill NOK : JIP Typhoon Valve Development (Petromaks, Shell, ConocoPhillips, Statoil, Eni, Mokveld), budsjett 14 mill NOK : DEMO2000 Typhoon Valve Pilot (Statoil, Shell, Eni, ConocoPhillips, Total, Mokveld), budsjett 5,7 mill NOK : JIP Subsea Typhoon Valve (Eni, Mokveld), budsjett 15 mill NOK

4 TEKNOLOGIEN ERFARINGER FRA FELT Skjær bryter opp dråper Skjær gjør emulsjoner fastere, mer stabile Dråpeoppbrekking skjer i strupe/kontrollventiler Økt struping mindre dråper fastere emulsjoner separasjonsproblemer Konklusjon: Strupe og kontrollventiler forringer olje og vannkvaliteten

5 TEKNOLOGIEN 5 _ max c We crit d 5 _ max 4 c d u in C d c c Kolm Hinze: Davies: Kolmogorov: 5 _ max c We crit d 5 _ max 4 c d u in C d c c Kolm Hinze: Davies: Kolmogorov: k d max Trykkfall, PSI Dråpestørrelse, mikrometer Hydro, resultat fra fullskala testing DRÅPEOPPBREKKING

6 ENERGIOPPTAK Energiopptaksrate: Energiopptak i ventiler E p perm Q Energiopptaksrate per masseenhet: c E A L o dis p c perm A o Q L dis

7 TEKNOLOGIEN

8 TEKNOLOGIEN Typhoon Ventilen utfordrer årsaken ikke virkningen Standard plug/cage Ventil Typhoon Ventil

9 TEKNOLOGIEN VENTILEGENSKAPER Plug/cage Syklonisk strømning Redusert skjær/turbulens Store åpninger i cage (blokkering) MILJØFORDELER Redusert emulsjonsdannelse Forbedret separasjon Mindre OiV Mindre ViO Redusert kjemikalibruk Typhoon Ventil illustrasjon

10 FULLSKALATESTING FORUT FOR FULLSKALA: Ulike geometrier Seks forskjellige testrigger Testing med modell og fullskala ventiler To og trefase strømning Testing under realistiske betingelser

11 FULLSKALATESTING PRODUSERTVANNSTEST MED MODELLVENTIL Testbetingelser: Lav dp (max 7 bar) - Lav [olje] - Ikke gass Testet 11 råoljer fra Nordsjøen: Systematisk positiv effekt på produsertvann

12 FULLSKALATESTING PRODUSERTVANNSTEST MED PROTOTYPE VENTIL Typhoon Ventil og standard ventil Testrigg i Typhonix Lab Testbetingelser: Lav dp (max 5 bar) - Lav [olje] - Ikke gass Testet 3 råoljer fra Nordsjøen

13 FULLSKALATESTING PRODUSERTVANNSTEST MED PROTOTYPE VENTIL Felt b Felt c Konklusjon: Typhoon Ventil gir større oljedråper Størst effekt på de minste dråpene Begrenset effekt ved små oljedråper i innløp

14 FULLSKALATESTING FLERFASETESTING Test variabler: Vannkutt Trykkfall over ventil Gass/væske rate Ventilåpning Cage type (åpning) Test parameter: Olje i vann konsentrasjon (OiV) Test ventiler montert i Statoils flerfaserigg (MPFL) på Herøya Olje i vann dråpestørrelse Vann i olje konsentrasjon (ViO)

15 TESTOPPSETT OG PRØVETAKING FULLSKALATESTING

16 OiW [ppm] RESULTAT: EFFEKT AV VANNKUTT FULLSKALATESTING 800,0 OiW as function of water cut (constant liquid rate, gas rate, pressure drop and valve opening) STANDARD TYPHOON 700,0 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0, Water cut [%] Typhoon Standard 90 % WC

17 OiW [ppm] FULLSKALATESTING RESULTAT: EFFEKT AV TRYKKFALL 700,0 OiW as function of pressure drop (constant gas/liquid rate, water cut 80 % and valve opening) STANDARD TYPHOON 600,0 500,0 400,0 300,0 Typhoon Standard 200,0 100,0 0,0 4,2 6,5 9 Pressure drop [bar] 4,2 dp

18 OiW [ppm] FULLSKALATESTING RESULTAT: EFFEKT AV GLR OiW as function of gas/liquid ratio Constant pressure drop, valve opening and water cut 80% Gas/liquid ratio Typhoon Standard

19 OiW [ppm] FULLSKALATESTING RESULTAT: EFFEKT AV VENTILÅPNING OiW as function of valve opening (Constant gas/liquid ratio, water cut 90% and pressure drop) Valve opening [%] Typhoon Standard STANDARD 25% åpen TYPHOON

20 FULLSKALATESTING KONKLUSJON FULLSKALATESTENE HAR VERIFISERT TYPHOON VENTIL TEKNOLOGIEN Testet under realistiske betingelser Både vann og oljekvaliteten er forbedret Betydelig reduksjon i OiV fra 50 til 90% WC Typhoon ventilen reduserer typisk OiV med 60-90% Betydelig effekt også ved lave dp Økt positive effekt når ventil er mer stengt Robust teknologi uavhengig av spesifikk geometri Opprettholder fordeler over dp og GLR utvalget STANDARD TYPHOON

21 PILOTINSTALLASJON DEMO 2000 PILOT TESTING Målsetting Demonstrere at Typhoon ventilen optimaliserer olje-vann separasjonen: Vannkvaliteten forbedres Oljekvaliteten forbedres Pilot prosjekt

22 PILOTINSTALLASJON DEMO 2000 PILOT TESTING Pilotkandidater har: Vannkutt over 60% Trykkfall over 4-5 bar Pilot test: Varighet 4-10 dager, trenger tilgjengelig test separator, ingen ombygging

23 PILOTINSTALLASJON STATUS OG UTFORDRINGER 3 aktuelle felt Avklaring utgang Mars Få ledige sengeplasser Tilgang til testseparator

24 UTVIKLINGSPROSJEKT UTVIKLING AV SUBSEA TYPHOON VENTIL Innvilget søknad PETROMAKS (NFR) - JIP Subsea Typhoon Ventil Budsjett 15 mill NOK Konsortium: Eni og Mokveld

25 UTVIKLINGSPROSJEKT AMBISJON Utvikle en syklonbasert subsea choke som forbedrer væsketransporten, har økt integritet og pålitelighet og som redusere miljøpåvirkningen fra oljevirksomhet ved å: Øke produksjonsraten Redusere energibehovet ved oljetransport Redusere behovet for kjemikalier Redusere utslipp til sjø og luft Øke pålitelighet og driftstid til subsea ventiler og systemer

26 UTVIKLINGSPROSJEKT AKTIVTITETER I PROSJEKTET 1 Emulsjonsviskositet 2 Erosjon og abrasjon 3 Geometri optimalisering 4 Modeller og simulering 5 Subsea Typhoon Ventil marinisering 6 Prototype bygging og testing 7 Admin., rapportering og QA

27 UTVIKLINGSPROSJEKT EMULSJONSVISKOSITET PÅVIRKES AV: MÅLES VHA: Dråpestørrelse og relasjon til energiopptaksrate per masseenhet FASTERE EMULSJON MED HØYERE VISKOSITET = ØKT ENERGITAP I STIGERØR OG RØRLEDNINGER

28 UTVIKLINGSPROSJEKT EMULSJONSVISKOSITET - PÅSTAND Typhoon Ventilen kan forbedre transport av olje Metode Kvalifisere og kvantifisere effekt på emulsjonsviskositet ved å strupe olje/ vannstrømmen gjennom en Typhoon ventil og en standard ventil Kvantifisere trykkfallet over rørledningen nedstrøms testventiler ved å: Måle forskjell i dp i rør for ulike ventiler indirekte viskositetsmåing Måle varighet av endring/forskjeller i viskositet

29 UTVIKLINGSPROSJEKT EMULSJONSVISKOSITET - AKTIVITETER TO HOVEDAKTIVITETER I 2010 Testing eget laboratorium 100 m 1 rørsløyfe Råolje og saltvann ved 70 C Opptil 20 bar dp over testventiler Testing, løpehjul, Sintef s Flerfaselaboratorium, Trondheim 5 rør, diameter 2m, Uendelige rørlengder Råolje og saltvann ved 70 C Opptil 20 bar dp over testventiler

30 UTVIKLINGSPROSJEKT EMULSJONSVISKOSITET FASILITETER EGEN LAB Malvern Mastersizer Digtor Sentrifuge Reometer (Physica MCR 101), viskositetsmålinger Mikroskop (Nikon Eclipse 50i), undersøkelse og visualisering

31 UTVIKLINGSPROSJEKT EROSJON & ABRASJON Erosjonstester med sand og gass er utført i pilotprosjektet Ytterligere testing i subsea utviklingsprosjektet Kvalifisere innvendig geometri Verifisere valg av materialer

32 UTVIKLINGSPROSJEKT EROSJON & ABRASJON - AKTIVITETER TRE HOVEDAKTIVITETER I 2010: CFD analyse, TUV NEL Materialvurdering, Mokveld Erosjonstesting, GL Flow Centre

33 UTVIKLINGSPROSJEKT GEOMETRIOPTIMALISERING - AKTIVITETER TO HOVEDAKTIVITETER I 2010: Utvikle verktøy/algoritmer for bestemmelse av - ventilstørrelse og kapasitet (CV) - Trykkfall over gitt ventilstørrelse ved varierende strømningsforhold - Strømningsrater basert på ventilstørrelse, CV og trykk (Mokveld and TÜV NEL). Kombinere CFD modell og fullskalaventil for å finjustere geometri; redusere vibrasjon og støy (Eget laboratorium)

34 UTVIKLINGSPROSJEKT MODELLER & SIMULERING Utvikle modeller som estimerer effekten av Typhoon ventilen på separasjon og transportprosessen basert på: Tidligere og pågående screening Resultat fra pilotinstallasjon Resultat fra emulsjonsviskositetsstudiet Inkludere typiske fysiske egenskaper som: tetthet, viskositet, temperatur, dråpestørrelser og kjemisk sammensetning (SARA) Bruk av 1D og 3D verktøy (LEDA, OLGA, Fluent etc.)

35 TYPHOON TEKNOLOGIEN ER REALISERT VED HJELP AV: