NY ÆRA: Hydros nye separator vil forenkle utbygginger både på havbunnene og på plattformer. Bildet er fra testriggen på Herøya. FOTO: NORSK HYDRO (Bilde: Anders J. Steensen)

Hydro sparer med rør

  • offshore

Porsgrunn: Forskere ved Hydros forskningssenter på Herøya har funnet ut at rør kan erstatte de store olje, vann og gass-separatorene.

Utbyggingskostnadene kan dermed bli atskillige lavere for nye olje- og gassfelt. Større deler av utvinningsprosessen kan flyttes ned på havbunnen, til en lavere pris, større effektivitet og høyere regularitet enn dagens teknologi.

I stedet for spesial-lagde separatorer, ønsker forskerne å bruke rør i litt større dimensjoner for å foreta separasjonen av olje, vann og gass.

Det er ingen tilfeldighet at det er Hydro som leder an i denne utviklingen. Hydro var de første til å ta i bruk undervannsseparasjon med Troll Pilot. Videre har Hydro vært ledende i å forske frem nedihullseparatoren som virker i alle pilottestene som har vært foretatt hittil.

Opp med separasjonshastigheten

Men sjefsforsker Per Gramme og Hydro lar seg ikke stoppe i sin iver etter å finne den optimale prosessenheten.

Arbeidet med de to undervannsprosessene har gitt betydelig innsikt i selve separasjonsprosessen. Og sammen med prosjektleder for havbunnsprosesser, Gunnar Hannibal Lie, har de kommet frem til oppsiktsvekkende resultater.

- Selve tesen vi hittil har brukt for separasjon er feil. Vi har brukt store tanker for å få lange oppholdstider, lave væskehastigheter og så lav turbulens (Reynoldstall) som mulig for å få dannet store dråper og effektiv separasjon. Men våre forsøk viser at vi med kun en rørseparator kan få betydelig bedre separasjon. Det til tross for at Reynolds tall blir 20 til 50 ganger så høyt og ved mer enn 10 ganger så høye væskehastigheter enn i tradisjonelle gravitasjonsseparatorer. Da kan vi separere med langt større hastigheter enn det som gjøres nå, forteller Gramme.

- Dette betyr at det er mulig å foreta separasjon av olje og vann selv med væskehastigheter opp mot 60 meter i minuttet. Og da kan vi bruke rør istedenfor tank som separator, sier den entusiastiske sjefsforskeren.

Tungt utstyr

Mange av problemene med separasjonen kan føres tilbake til grunnleggende fysiske problemer. Separasjonen har ofte vært dårlig når det har vært mye olje og lite vann i brønnstrømmen inn til separatorene. De har først nådd sin optimale ytelse når vannkonsentrasjonen er kommet opp i 40 til 60 prosent. Men da er også kravet til oppholdstid størst. Ved lite vann i oljen har det knapt nok fungert.

- Dette har vært et problem ved Troll Pilot. For å få til en god separasjon har en vært nødt til å bruke store mengder kjemikalier. Våre forsøk viser at vi kan redusere bruken av kjemikalier betraktelig ved å bruke vår nye teknologi, forteller Lie.

Hydroforskernes arbeid viser at utformningen av vanlige separatorer ødelegger mer enn de gavner. Innløpet i separatoren bryter vannet opp i små dråper i det øyeblikket væsken strømmer inn . - Skal separatoren fungere må vi ha dråpevekst. Derfor er det effektivt å sette på et elektrisk felt allerede i første trinns separator slik Hydro har gjort det på Troll C plattformen, understreker Gramme.

Rask separasjon

Hydros forskning viser at disse problemene unngås i en rørseparator. Hastigheten gjennom rørseparatoren hjelper til med å få en god separasjon fordi skjærkreftene mellom olje og vannlaget blir store og hjelper til å bryte ned emulsjonsskiktet. En annen fordel er at høyden i separatoren er liten. Vanndråpene har derfor liten avstand å sedimentere før dråpene er adskilt og separeres derfor raskt.

Forsøk har vist at det ikke er behov for økning i diameteren for å få til separasjon. Forsøksseparatoren brukt på Hydros forskningssenter er et 8 tommers rør. - Fordelen er at dette lar seg lett rengjøre for eksempel med en pig. Det er ikke behov for spesialutstyr for å vedlikeholde separatoren, men den kan vedlikeholdes med det samme utstyret som vi bruker for stigerør og rørforbindelser, forteller Lie.

Selve det produserte vannet tas ut i en slisse som legges i bunnen av separatoren. Denne løsningen har vist seg meget vellykket. For å få en god separasjon må gassen fjernes. Denne kan fjernes i brønnhodet i en gass/væske syklon og tilbakeføres brønnstrømmen etter separasjon. Sand kan kontrolleres ved hjelp av sandskreen i brønnen eller et syklonbasert sandfjerningsanlegg på havbunnen.

Bueformet

Det eneste kravet som stilles til rørseparatoren er at den monteres horisontalt. - Våre forsøk viser at den kan godt være i en sirkel bare radien er stor nok. Vi har utviklet måleinstrumenter som gjør at vi kan kontrollere nivået i vannuttaksseksjonen med pluss minus en cm, forteller Gramme.

Hydroforskerne mener at dette vil være en meget god løsning for utbygging av oljefelt på store havdyp. En enkel brønnramme med en rørseparator og en vanninjeksjonspumpe kan forenkle utbyggingsløsninger og bidra til å redusere vekten på stigerørene opp til produksjonsenhetene.

Det kan også forenkle utbygginger som ligger adskilt fra produksjonsanlegget. Dermed blir det enklere å få bygget ut satellittfelt i tilknytning til eksisterende infrastruktur eller småfelt med transport til land. Forskerne håper på at Hydro kan dra nytte av denne teknologien på et av sine fremtidige småfelt. De har stor tro på et prosessen vil lykkes.