Ultimat drøm: Havbunnsfabrikken er offshoreselskapenes ultimate drøm. Man ser nå på mulighetene for å sette enkeltstående moduler sammen til et slikt fullstendig undervannssystem. (Bilde: Statoil)

HAVBUNNSFABRIKK

Slik vil en havbunnsfabrikk kunne fungere

Modul for modul, prosess for prosess.

 

Sjøvannsinjeksjon

Pumper på havbunnen for injeksjon av vann i reservoaret vil bidra til opprettholdelse av trykk i reservoaret og dermed økt oljeutvinning. Vanninjeksjon er en effektiv måte å oppnå økt oljeutvinning på. En slik separat modul er eksempelvis installert på Tyrihans, hvor pumpene injiserer ubehandlet sjøvann inn i reservoaret. Pumpene på Tyrihans er i stand til å injisere 14 000 kubikkmeter sjøvann per dag ved 225 bars trykk.

Ikke alle reservoar tolererer injeksjon av ubehandlet sjøvann. Vannet­ må da behandles eller renses før injeksjon.

En havbunnsfabrikk er en samling prosess­komponenter på havbunnen.

Disse er utviklet over flere år og nå ser man på mulighetene for å sette dem sammen til et komplett system på havbunnen.

Havbunnsfabrikken vil kunne optimalisere produksjonen fra små felt, bidra til å utvikle felt på dypt vann og i områder uten eksisterende infrastruktur, i tillegg til at den kan åpne for utvikling av olje- og gassfelt i økosensitive områder.

Fasiliteten er modulbasert for å redusere vedlikeholds-kompleksiteten.

Selv om ønsket er at hele systemet skal kunne vedlikeholdes under vann, kan det bli nødvendig å ta opp en enkeltmodul fra havbunnen. Det vil da være langt mer effektivt å ta opp kun gjeldende modul.

Et modulbasert design vil også forenkle installasjonsprosessen.

Les også: Han vil bygge havbunnsfabrikken

Modul A: Sjøvannsinjeksjon med pumpe

Pumper på havbunnen for injeksjon av vann i reservoaret vil bidra til opprettholdelse av trykk i reservoaret, og dermed økt oljeutvinning.

Vanninjeksjon er en effektiv måte å oppnå økt oljeutvinning på.

En slik separat modul er eksempelvis installert på Tyrihans, hvor pumpene injiserer ubehandlet sjøvann inn i reservoaret. Pumpene på Tyrihans er i stand til å injisere 14 000 kubikkmeter sjøvann per dag ved 225 bars trykk.

Ikke alle reservoar tolererer injeksjon av ubehandlet sjøvann. Vannet må da behandles eller renses før injeksjon.

Ikke alle reservoar tolererer injeksjon av ubehandlet sjøvann. Vannet må da behandles eller renses før injeksjon.Tyrihans består av fem havbunnsrammer hvor fire av rammene står for produksjon og gassinjeksjon, og én står for injeksjon av rått sjøvann (Modul A). Foto: Statoil

Les også: Her gjør Statoil noe ingen andre har gjort før

Modul B: Separasjon av olje, gass og vann

Separerer ut vann fra produksjonsstrømmen. Vann og sand injiseres tilbake i reservoaret, mens olje og gass pumpes for videre prosessering.

Dagens separasjonsmoduler er i stand til å produsere vann med et oljeinnhold på under 1000 ppm.

Denne modulen øker produksjonen og utvinningsgraden, og reduserer energiutgiftene forbundet med vanntransport. I tillegg reduseres utslippsvolum av produsert vann i havet.

Denne modulen øker produksjonen og utvinningsgraden, og reduserer energiutgiftene forbundet med vanntransport. I tillegg reduseres utslippsvolum av produsert vann i havet.Modul B skiller olje og vann fra havbunnsbrønnene: En fullskala separasjonsmodul på havbunnen øker utvinningsgraden på Tordis med 55 prosent. Separasjonsmodulen er 19 meter høy, 40 meter lang, 25 meter bred, og veier 1250 tonn. Foto: Statoil

Les også: Norsk oljeproduksjon tilsvarer en dråpe i Mjøsa

Modul C: Oljepumpe

Pumping av olje fra havbunnen vil øke produksjonen fra reservoar med lavt trykk. Modulen kan benytte enfase- eller flerfasepumping, avhengig av mengde gass i produksjonsstrømmen.

Enfasepumping benyttes når produksjonsstrømmen hovedsakelig består av væske.

Flerfasepumping kan brukes for å pumpe en blanding av gass og væske til ønsket sted.

Les også: Robotene tar over oljeboringen

Modul D: Kraftdistribusjon –og kontroll

Strømmen leveres til undervannsfasilitetene gjennom undervanns-høyspentkabler.

Denne modulen fungerer som et distribusjonsnett, og er ansvarlig for å distribuere strøm til de forskjellige forbrukerne på havbunnen.

Modulen sørger også for at kraften omformes og leveres som spesifisert.

Kontrollsystemet overvåker hele fabrikken, sørger for at nødvendige vedlikeholdsrutiner overholdes, samt samler inn data for analyse.

Kontrollsystemet overvåker hele fabrikken, sørger for at nødvendige vedlikeholdsrutiner overholdes, samt samler inn data for analyse.Modul D: Strømmen leveres gjennom høyspentkabler under vann. Denne modulen distribuerer strøm til de forskjellige forbrukerne. Foto: Statoil

Les også: Lover utstyr til havbunnsfabrikken i 2020

Modul E: Gasskompresjon

Med undervanns-gasskompresjon vil man kunne komprimere naturgass på havbunnen og sende den rett til land.

Ved å plassere en gasskompressor på havbunnen så nær brønnhodet som mulig kan man øke og fremskynde utvinnbarheten og produksjonen av gass fra undervannsbrønner.

Fordi reservoartrykket på et produserende felt vil falle over tid, er gasskompresjon nødvendig for å opprettholde utvinningen av gass fra feltet. Undervanns-gasskompresjon reduserer også de totale investerings- og driftskostnadene.

Hovedsakelig to forskjellige typer gasskompressorer vil benyttes i forbindelse med en havbunnsfabrikk:

Hovedsakelig to forskjellige typer gasskompressorer vil benyttes i forbindelse med en havbunnsfabrikk:Modul E: Åsgard havbunnskompresjon er verdens første av sitt slag, og vil realiseres i 2015. Denne teknologien er en av de viktigste gjennombruddene for produksjon fra eksisterende felt på norsk sokkel. Foto: Aker Solutions

Ved bruk av tørrgasskompressorer vil gass og væske separeres før trykkøkning. Trykket i væsken økes ved hjelp av en pumpe, mens gasstrykket økes av en kompressor. Deretter blandes gass og væske i samme rør for videre transport. Statoils tørrgasskompressor-system på Åsgard vil kunne øke trykket 65 bar, med 11.5 MW forbruk til øket gasstrykk, og 0.6 MW for å øke væsketrykket.

Det andre eksisterende alternativet er våtgasskompresjon, hvor trykkøkning av gass og væske gjøres sammen. Det er da en fordel at gassen og væsken er godt blandet før trykkøkning. Våtgasskompressoren som er utviklet av Statoil for Gullfaks er i stand til å øke trykket med 32 bar. Til dette bruker den cirka 5 MW. Den maksimale gjennomstrømningsraten er på 6000 kubikkmeter per time.

Les også: Flytende kraftverk kan gi strøm til sokkelen

Modul F: Fjernstyrte og ubemannede fartøy

Fjernstyrte fartøy er undervannsfabrikkens øyne og hender. En ROV (Remotely Operated Vehicle) brukes til å installere utstyr, hente utstyr, samt inspeksjon.

ROV’er er koblet til et skip på havoverflaten gjennom en kabel.

Neste generasjons undervannsfartøy vil være mer autonome. De vil kunne holde seg neddykket over en lengre tidsperiode, og få kraft og kommunikasjon via kontroll- og kraftmodulen (Modul D). En AUV (Autonomous Underwater Vehicle) skal være i stand til å bevege seg fritt langs undervannsstrukturen, uten tilkobling til overflaten.

En AUV (Autonomous Underwater Vehicle) skal være i stand til å bevege seg fritt langs undervannsstrukturen, uten tilkobling til overflaten. Modul F: En fjernstyrt enhet, ROV (Remotely Operated Vehicle), vil brukes til installasjon, henting og inspeksjon av utstyr. Enheten er koblet til operatører ved havoverflaten med en ledning. Foto: Statoil

Årets ingeniørbragd: Flytter grensen for havbunnsproduksjon

Mange utfordringer

Før man kan realisere en havbunnsfabrikk må en rekke betydelige teknologiske utfordringer løses:

Et pålitelig kraftforsyningssystem vil være avgjørende for regulariteten til systemet. Det er snakk om høye spenninger og lange overføringsavstander.

Det er nødvendig å forsikre seg om at alt av roterende utstyr i full størrelse er pålitelig og i stand til å operere kontinuerlig på dypt vann over en lang tidsperiode. Det er derfor en fordel å begrense andelen bevegelige deler. Eksempelvis skal Åsgard ha en tilgjengelighet på minst 96 prosent av tiden gjennom 20-25 år, noe som er en utfordring selv for landbaserte kompresjonsanlegg.

En vanlig plattform har gjerne flere steg med separasjon for å raffinere produktet, noe man ennå ikke har greid å utvikle for optimal separasjon på havbunnen. Innen havbunnsteknologi er det imidlertid tilstrekkelig å separere produktet til tilstrekkelig transportkvalitet, slik at videre separasjon og raffinering kan gjøres på land.

I følge en studie utført i forbindelse med Åsgard, viser CO2-regnskapet at utslipp av CO2 vil kunne halveres ved bruk av en undervannsløsning.

Fordi den er ubemannet og autonom, vil hotelldrift og transport av mennesker utebli. Havbunnsfabrikken er derfor mer økonomisk, sikker og miljøvennlig enn en ordinær offshoreinstallasjon.

Kilder: Statoil, Aker Solutions og Shell.

Les også: De 10 største oljefunnene etter år 2000