Materialforskningens betydning for olje- og gassindustrien

Transkript

1 Materialforskningens betydning for olje- og gassindustrien fra kjente materialer i kjente miljø til nye materialer i nye/ukjente miljø Petromaks materialseminar 26. april 2006 Torstein Haarberg Konserndirektør, SINTEF 1

2 Innhold Materialer, betydning og synlighet Tidsriktige materialer Hva skjedde på 70-, 80- og 90-tallet? Historisk utvikling, petroleumsindustrien i et materialperspektiv Hva er behovene nå? Og hvordan møte de? 2

3 TIDSRIKTIGE MATERIALER 3

4 Materialene speiler samfunnets utvikling Flere historiske epoker navngis ved materialene som ble brukt Steinalderen Bronsealderen Jernalderen Andre epoker navngis ved muligheter nye materialer har skapt Dataalderen Romalderen Årsaken er at materialene er selve byggeklossene som gjør det mulig å skape det våre tanker ser nye tanker krever tidsriktige materialer Awareness dilemma: man kan være omgitt av teknologi uten å være det bevisst -> 4

5 Kilde: Helmut Dosch, Max Planck Institute 5

6 Kilde: Helmut Dosch, Max Planck Institute 6

7 Materialene inngår overalt - naturligvis Materialene tas som en selvfølge, men Først når det ikke ønskes bedre produkter i fremtiden kan vi slutte med materialutvikling og materialforskning Fordi materialene er selve byggesteinene blir ikke våre produkter bedre enn de begrensningene materialene har 7

8 Tidsforskyvning gir to behov - produktutvikling vs. materialutvikling Produktutvikling er gjerne en forholdsvis rask prosess, begrensningen ligger ofte i tilgang på muliggjørende, enabling, teknologier, som IKT og Materialteknologi. Materialutvikling er på den annen side er tidkrevende. Hvordan ta hensyn til ulik dynamikk i produkt- og materialutvikling? Kortsiktighet vs. langsiktighet, vi trenger begge: Langsiktig kompetansebygging satt opp imot behov på lang sikt, slik at man tidsmessig er i forkant. Høsting; hvor materialer spesialtilpasses og anvendes i nye produkter. 8

9 Våre sterke posisjoner internasjonalt Markedets attraktivitet Vekstpotensiale Helse, medisin, biotek 22 mrd* Forr.messig tjenesteyting eks IT/FoU 110 mrd* Transport/ logistikk 49 mrd Varehandel 126 mrd IT 22 mrd* FoUvirksomhet 5 mrd* Bygg og anlegg 65 mrd Telekom 22 mrd Energi 37 mrd Jordbruk og næringsmiddel 34 mrd Verkstedsindustri eks OG og maritim 19 mrd Sterk posisjon Olje og gass næringen 315 mrd Sjømat 8 mrd Maritim næring 50 mrd Metall-industri 10 mrd Skogbruk, Treindustri/ treforedling 15 mrd Refokusering Markedsposisjon Størrelse = bruttoprodukt, 2003 (*= Estimat) Kilde: SSB, NFR analyse og estimat 9

10 Materialer er viktig i dag enda viktigere i morgen? Markedets attraktivitet Vekstpotensiale Helse, medisin, biotek 22 mrd* Forr.messig tjenesteyting eks IT/FoU 110 mrd* Transport/ logistikk 49 mrd Varehandel 126 mrd Materialteknologi Kjerneteknologi Betydelige ringvirkninger Mindre ringvirkninger IT 22 mrd* FoUvirksomhet 5 mrd* Finans 50 mrd Bygg og anlegg 65 mrd Telekom 22 mrd Energi 37 mrd Verkstedsindustri eks OG og maritim 19 mrd Sterk posisjon Jordbruk og næringsmiddel 34 mrd Olje og gass næringen 315 mrd Sjømat 8 mrd Maritim næring 50 mrd Metall-industri 10 mrd Refokusering Skogbruk, Treindustri/ treforedling 15 mrd Størrelse = bruttoprodukt, 2003 (*= Estimat) Kilde: SSB, NFR analyse og estimat Markedsposisjon 10

11 Tidsriktige materialer i oljeindustrien Materialteknologi har vært - og er - en utløsende nøkkelteknologi på norsk sokkel. Uten tilgang på tidsriktige materialer, gjennom stadig utvikling av nye eller forbedrede materialer, ville det norske oljeeventyret vært en langt kortere og mindre lønnsom historie å fortelle Morten Loktu, direktør Statoil 11

12 HVA SKJEDDE PÅ 70-, 80- og 90-tallet 12

13 Materials Application in Oil & Gas Industries: Companies active in the North Sea basin are technology leaders in the area of materials technology. Core areas of industrial research: Materials selection Joining Structural behaviour System integrity Corrosion & corrosion protection High strength steel High alloyed stainless steel Coatings Applied mechanics Composites Plastics and rubber materials Concrete 13

14 Hva har vært våre tema (og hvorfor)? 70-tallet: Katodisk beskyttelse 80-tallet: Lavlegert stål Høyfast stål Utmatting Hyperbarisk sveising Korrosjonsbestandige legeringer 90-tallet: Belegg Nye rørledningsstål Kompositter, titan etc 2000: Kompositter Fleksible risere Alexander Kielland Alle år: Konstruksjoner og systemers integritet og pålitelighet 14

15 Materials Application in Oil & Gas Industries - Norway: Phase 1: Existing technology in new environment Design of cathodic protection Low alloyed steel Fatigue design Phase 2: Use of new materials in known environment. Low carbon steel High strength steel. Corrosion resistant alloys in sea water and process systems. Phase 3: Unproven technology in new environment. Super 13 Chrome steel in pipelines Reeling Properties Specialized material Tolerance area (chemical composition, welding conditions etc) Traditional material 15

16 Materials Technology Past and Present situation 1970s development of low-alloyed steels Large thematic welding properties R&D programs corrosion/corrosion protection fatigue/corrosion-fatigue and fracture resistance 1980s hyperbaric welding development and use of stainless steels, composites, titanium CO 2 corrosion of C-steel 1990s high strength steels and corrosion resistant alloys multiphase flow simulation (OLGA) Flexibles Use of composite materials off-shore CO 2 corrosion of C-steel, improved corrosion prevention 16

17 Materials Technology Past and Present situation 2000s from long term basic research -> to more short term problem solving, performing damage evaluation and failure investigation Observasjon: I sum er det en bevegelse fra langsiktig kompetansebygging til høsting. Høsting er veldig positivt. Så dette kan være bra i en periode. Hvordan komme i posisjon til å høste i 2010 / 2015 / 2020? 17

18 ER DET NOEN UTFORDRINGER NÅ? 18

19 Status noen aktuelle utfordringer OG 21 - Technology Target Areas (TTA): Tungt innslag av materialrelaterte gap Nordområdene: Nye omgivelser gir nye materialutfordringer, samt økte krav til sikkerhet, pålitelighet og vedlikeholdsfrihet. sprøbrudd Fra Petroleumstilsynet: The robustness is weakened in the latest years Too many failures occurs (potentially big accidents) Operation and production more demanding Do we only see the top of the ice-berg!? Prudhoe Bay, mars

20 Utfordringene er der - hvordan møte de? Vi husker fra en tidligere slide: Produktutvikling kan i seg selv gå raskt, forutsatt at muliggjørende eller enabling teknologi er på plass. Materialteknologi og IKT er slike muliggjørende teknologier. Vi kan se på et utbyggingsprosjekt som et produkt i denne sammenhengen. F.eks. 13%Cr stål som enabler for Åsgard. Materialutvikling er en mer tålmodig øvelse enn produktutvikling. Hvordan håndtere dette? Shopping av materialkompetanse når man trenger det eller samspill mellom kompetansebygging og høsting av kunnskap? Litt om innovasjon og samspill mellom aktører 20

21 Verdiskaping i forhold til innovasjonskjeden Utdanning Forskning Nyskaping Nytt og etabl. næringsliv Gode kandidater for morgendagens industri Samarbeid universitet/ institutt/ industri Inkubatorvirksomhet Verdiskaping Alle ledd er like viktig! Svakeste ledd bestemmer! 21

22 Er innovasjonskjeden lineær? Fundamental research Market & Society Applied research Innovation Education Product development Production Innovasjon skjer i et nettverk, preget av samspill mellom ulike aktører; universiteter <-> forskningsorganisasjoner <-> industri <-> samfunn 22

23 Samspill mellom ulike aktører i innovasjonsnettverket Den norske modellen for offentlig finansiert forskning: Dette er i utgangspunktet en samspillsmodell, der ulike aktører bringes sammen, smurt av Forskningsrådets midler. Skal man få midler, er man nødt til å samarbeide. Det er heldigvis ikke slik at f.eks. SINTEF får en haug med penger for å forske i fred i 10 år for å finne ut av neste generasjons materialer for oljeindustrien. Denne modellen er noe spesiell for Norge sammenliknet med mange land. NB! Oljeindustrien har en sterk tradisjon og evne til samhandling (JIP ), sammenliknet med mange andre industrier. Spørsmålet er: Gitt at shopping ikke fungerer over tid: Har vi i dag god nok balanse mellom kompetansebyggende langsiktige programmer og høstningsprosjekter? 23

24 Takk for oppmerksomheten 24

25 25

26 MT gap analysis related to TTA s TTA Group Fundamental material properties New/Improved materials Design & Assessment tools Sensors & Monitoring Inspection, Maintenance & Repair A1: Zero harmfull discharge to sea A2: 30% reduction of emission to atmosphere A3: Stimulated Recovery A4: Cost effective drilling A5: Real time reservoir management A6: Deep water floating technology A7: Long range transport of well stream A8: Seabed and downhole processing A9: Competitive gas production and offtake A10:e-Operation and Maintenance 26