Drypp fra forskning innen produksjon, prosessering og transport

Transkript

1 "10 år med Petromaks Resultater og veien videre" Drypp fra forskning innen produksjon, prosessering og transport Petter E. Røkke Forskningssjef 1

2 Bakgrunn Separasjon - Elektrokoalesens o : /S30 "Electrocoalecence; Droplet-droplet interaction and coalescence in electric fields and turbulent flow experiments and modelling" o : /S30 "Electrocoalescence - Criteria for an efficient process in real crude oil systems" o : /E30 "Fundamental understanding of electrocoalescence in heavy crude oils" Undervanns kraftforsyning o : /S30 "Electric Power Systems for Subsea Processing and Transportation of Oil and Gas" o : /S30 "Feasible Power Electronics for Demanding Subsea Applications" o : /S30 "Electrical Insulation Materials and Insulation Systems for Subsea High Voltage Power Equipment" o : /E30 "Pressure Tolerant Power Electronics for Subsea Oil and Gas Exploitation " Gasstransport/-prosessering o : /S30 "Enabling Production of Remote Gas" o : /S60 "Enabling low-emission LNG systems - Fundamentals for multilevel modelling" Energieffektivisering o : /S60 "EFFORT Energy efficiency in offshore oil and gas production" 2

3 OG21 og Petromaks Produksjon, prosessering og transport forankret i TTA4. Fokusområder; 1. Flerfase rørstrømning 2. Undervanns kraftforsyning 3. Separasjon 4. Islast og -interaksjon 5. "Integrity management" 6. Avanserte sensorer 7. Undervanns gassprosessering Research and Development Demonstration and piloting OG21 TTA4 3

4 Kompetanseprosjektene noen tall og fakta 19 PhD'er utdannet direkte finansiert av eller i tilknytning til prosjektene 6 Post.doc stipender > 140 vitenskapelige publikasjoner, hvorav > 50 i journaler PhD'er Post.Doc.'er Publikasjoner** Elektrokoalesens 8* 2 58 (27) Undervanns kraftforsyning (19) Gass/LNG 7* 2 43 (14) Energieffektivisering (startet 2011) 1* 1 4 *) ikke alle er avsluttet **) tall i parentes viser antallet journalpublikasjoner 4

5 Næringslivet "Cash & competence" Nettverk Kompetanse Laboratorier Utveksling Utdanning Råd Innovasjon Relevans Folk Industrielle anvendelser 5

6 Elektrokoalesens Utfordringen: - Haleproduksjon gir økt vanninnhold i olje - Konvensjonelle gravitasjonsseparatorer store! - Oppholdstid i separator begrenser produksjonen Løsningen: - Elektriske felt får dråper til å flyte sammen og de faller raskere ut av oljen: kompakt design og vekselstrøm Potensialet: - Økt produksjonskapasitet (eks. Troll ca. 10 %, fat/dag) - Energieffektiv prosess (redusert CO 2 utslipp) - Redusert forurensning til vann - Redusert plassbehov på plattformer - Produkt for norsk industri - globalt marked Flere fagdisipliner får en arena hvor de utnyttes sammen. 6

7 Elektrokoalesens i sort/hvitt 3 prosjekter med industri og NFR støtte har hjulpet oss til å bli ledende på elektrokoalesens - Kompetanse på elektrostatikk og hydrodynamikk som kompletterer kjemikernes noe forenklede verdenbilde Kan nå se inn i tungoljer med NIRteknikk slik at vi kan arbeide med reelle oljer og ikke bare modellsystem: 330 V/cm, 10 Hz 670 V/cm, 10 Hz 7

8 Undervanns kraftforsyning Utfordringen - Prosesser flyttes fra plattformer til havbunnen - Statoil; "Longer, deeper, colder" - Langdistanse transmisjon, høyere trykk, ekstreme temperaturer Løsningen - Statoil; "Subsea factory" - Trykktolerante prosesser kompresjon, separasjon, kabler, konnektorer, kraftelektronikk etc Potensialet - Økt utvinning - Ren energiforsyning (elektrifisering) Illustrasjon; Åsgard kompresjon, Statoil 8

9 Hvorfor trykktolerant kraftelektronikk? Vekt betraktninger 1 bar vs. trykkompensert (3000 m): Varme 3000 m 1 bar havdyp 300 bar Varme Beholder/tank for 1 bar indre trykk: kg (veggtykkelse 100mm) Trykkompensert beholder/tank 6000 kg (veggtykkelse 10mm) 9

10 Subsea lab - en leveranse og en ressurs Subsea høyspenningslaboratorium trykktanker: liter. - Max trykk/temperatur: 1000 bar/150 ᵒC - Høytrykks aldring av materialer og komponenter - Trykktanker bygd i spesialmaterialer (eks. titan/hastelloy) som er egnet for testing av materialer og testobjekter i tøffe omgivelser. o Tilpasset trykksetting med olje (ikke bare vann) - Høyspennings penetrator for tilførsel av opptil 100 kv (50 kv PD under 1 pc) i trykktankene har blitt utviklet Stor trykktank "Garfield" (1 m 3, D = 0.8 m, L = 2 m) - Bruksområde: Komponent testing - Installert i sikkerhetscellene på Tiller (ved flerfaseloopen) bar / 150 ᵒC 10

11 Testing av elkraftkomponenter ved høyt trykk: Utvikling av en høytrykks laboratoriepenetrator Enkelt og kompakt design av høytrykks kabelpenetrator muliggjør testing av modeller og materialer påsatt høy spenning og høy strøm i typiske subsea omgivelser. Skalerbart for reelle anvendelser! HP kabel penetrator med kjøling: 1: XLPE kabel på lavtrykkssiden 2: Mutter 3: Ytre kappe for kjøling 4: Kanal for kjølevannsirkulasjon 5: Metallrør 6: Trykktank Si To penetratorer installert på en trykktank 11

12 UFIELD et verktøy for beregning av elektriske parametre for navlestrengskabler (umbilicals) 12

13 Gassteknologi/LNG Utfordringen - Langdistanse gasstransport og - prosessering - Flerfase strømning i prosesskomponenter Løsningen - Flytendegjøring av gass for transport - Kompakte og effektive komponenter i prosessanlegget - Skip vs. rør avstand vs. mengde Potensialet - Økt integrasjon av gass i energisystem - Gass som transisjonskraft i et internasjonalt perspektiv - Energieffektive og kompakte prosesser for utnyttelse av tilgjengelige gassressurser 13

14 Enabling Low-Emission LNG Systems En hovedmålsetning for prosjektet er å bygge kompetanse på fenomener i flerfasestrømning for å forbedre eksisterende verktøy for varmevekslermodellering Eksempel: - En 1.1 mm diameter dråpe av vann faller gjennom en decane-polybutene blanding og kolliderer med vann, en mindre dråpe dannes ved sammenstøtet Simulering ved bruk av "level set-metoden" Eksperimentelle resultater fra Chen, Mandre og Feng (2006) 14

15 Energieffektivisering offshore Bilde: Statfjord, Statoil Utfordringen - CO 2 utslipp fra petroleumsindustrien - Overmodne gassturbiner med lav virkningsgrad, "simple cycle" mye tilgjengelig energi! - Tilgjengelig plass og vekt for bedre teknologi veldig begrenset på plattform Løsningen - Kompakt "Combined cycle" kraftgenerering - Utnyttelse av tilgjengelig varme, trykk og strømning Potensialet - Nye konsepter for bunnsykluser - Industriprosesser for utnyttelse av spillvarme - 30 % reduksjon i CO 2 utslipp 15

16 EFFORT "Energy Efficiency in offshore oil and gas production" Nye bunnsykluser med CO 2 som arbeidsmedie har blitt utviklet for offshore gassturbiner. Flere publikasjoner siden prosjektoppstart (18 mnd!) Tre offshore case studier er under utarbeiding to konkrete oljeplattformer i Nordsjøen (Kristin and Draugen) og en i Brasil (P-62) To ledende aktører i bransjen utvikler nå bunnsykluser med CO 2 som arbeidsmedium for offshore anvendelse Teknologi skal implementeres av en leverandør prototype skal bygges for testing på plattform i samarbeid med EFFORT og oljeselskaper i et DEMO2000 prosjekt; - "Dual-Reheat Supercritical CO 2 (DReSCO) Bottoming Cycle for Offshore Gas Turbines to improve efficiency and reduce emissions." Innovasjon! 16

17 F&U bidrag til energieffektivisering innen O&G utvinning FoU innen produksjon, prosessering og transport bidrar til alternative energiløsninger for petroleumssektoren! Undervanns kraftforsyning: - De kompakte systemene på havbunnen vil føre til mindre materialforbruk, mindre utslipp i produksjonsprosessen og mindre miljømessige installasjonskostnader. Separasjon v/elektrokoalesens - Mindre energibruk ved mer effektiv separasjon (kompresjon, pumping, transport) - Mindre utslipp av forurenset vann Gass - Gass spiller en viktig rolle som transisjonskraft i europeisk perspektiv redusert bruk av kull/olje Energieffektivisering - Nye bunnsykluser kan redusere CO 2 utslipp fra norsk sokkel med 30 % 17