Oljebrønn aktuator

Med nyutviklet teknologi stenges oljebrønner i løpet av ett sekund

Ny banebrytende norsk teknologi for å sikre olje- og gassbrønner gir mindre CO2- utslipp og reduserer kostnadene for oljeselskaper.

Daglig leder Dag Almar Hansen mener elektriske aktuatorer er viktig for å erstatte generatorer og kompressorer om bord på plattformene – her med en prototyp av den ferdige aktuatoren som nå er sendt til Houston for test og kvalifisering.
Daglig leder Dag Almar Hansen mener elektriske aktuatorer er viktig for å erstatte generatorer og kompressorer om bord på plattformene – her med en prototyp av den ferdige aktuatoren som nå er sendt til Houston for test og kvalifisering. (Foto: Håvard Solerød)

Ny banebrytende norsk teknologi for å sikre olje- og gassbrønner gir mindre CO2- utslipp og reduserer kostnadene for oljeselskaper.

  • energi

Det vekker oppsikt internasjonalt at en liten, norsk bedrift med bare 24 ansatte utvikler ny teknologi som gjør oljeindustrien sikrere og mer klimavennlig. I år er det tredje gang bedriften Techni i Borre utenfor Horten tildeles Spotlight on New Technology på verdens største utstilling og konferanse innen olje og gass, Offshore Technology Conference i Houston.

– Vi er stolte av denne prisen, spesielt fordi dette er resultatet av 15 års forskning og utvikling av ny teknologi som kan erstatte volumiøse og miljøfiendtlige hydrauliske systemer, forteller daglig leder Dag Almar Hansen til Teknisk ukeblad.

Han mener elektrifiseringsbølgen egentlig startet for 17-18 år siden, men at lite nytt utstyr er blitt tatt i bruk på installasjonene. Allerede i 2004 begynte Techni å jobbe med elektrifisering av hydrauliske systemer for cruisebåter og skip. 

Så det komme

– Vi så ganske tidlig at vi også ville få en elektrifiseringsbølge innen olje og gass. Vi jobbet først med systemer for brønnkontroll med Aker Solutions og FMC.  I 2008 kunne vi på ONS-messen presentere den første prototypen av en elektrisk aktuator og ble raskt bedt om å videreutvikle den til en enda større aktuator som kunne pumpe boreslam og dermed kontrollere trykket i en riser under boreoperasjoner, forteller Dag Almar Hansen.

Systemet fikk det operasjonelle navnet «MPD» (Managed Pressure Drilling), en stadig mer brukt teknologi.

Selskapet utviklet deretter en flerbrukspumpe med bruk av to elektriske aktuatorer for flere applikasjoner innen strømningskontroll i et samarbeid med PG Flow Solutions. Denne resulterte i selskapets første pris på OTC i 2011.

På denne tida var det få konkurrenter innen elektrifisering, men i et samarbeid mellom Total og Cameron installerte man et helelektrisk ventiltre i et havbunnsprosjekt.

Hindre blowout

Techni har over flere år jobbet med løsninger for å hindre utblåsning og lekkasjer fra oljebrønner, blant annet med en helelektrisk HIPPS-løsning (High Integrity Pressure Protection System). I 2017 fikk man etablert et samarbeid med Equinor og Baker Hughes for å utvikle en elektrisk brønnkontroll-aktuator.

Det er resultatet av dette samarbeidet som nå får en ny teknologipris i Houston.

– Først og fremst er det veldig gledelig at en liten bedrift hevder seg på denne måten. Her kvalifiseres nå en viktig brikke mot helelektriske produksjonssystemer med betydelige miljøeffekter. Forskningsrådet følger prosjektet tett gjennom tildeling av midler fra Demo2000, sier Inger-Lise Rismark, spesialrådgiver i Forskningsrådets avdeling for petroleum. 

Enklere løsninger

Dag Almar Hansen sier at målet med alt utviklingsarbeidet innen olje og gass i Techni er å lage enkle komponenter som gir grønnere og sikrere brønner.

– Vi mener det på sikt vil være fullt mulig å drive en sikker oljeproduksjon med lokalt distribuerte kraftkilder. Slik kan gassavbrenning, mindre effektive generatorsystemer og den påtenkte tjukke kraftkabelen fra land tas bort. Vi kan ta i bruk vindkraft, solceller, bølgekraft, strømningsturbiner og mellomlagringssystemer, sier Dag Almar Hansen.

Illustrasjon av et elektrifisert stengesystem som skal plasseres på brønnhode og ventiltre. Illustrasjon: Techni

Aktuatoren PACT (Pressure Control Actuator) er spesielt utviklet for ubemannede produksjonsplattformer. Målet er å kvitte seg med dyr og miljøfiendtlig teknologi.

Systemet, bestående av lokalt styrte elektriske aktuatorer, sentralstyring og ventiler, skal bare tas i bruk når en brønn skal stenges raskest mulig, en såkalt ESD (Emergency Shut Down). Dette gjennomføres dersom det oppstår en situasjon hvor det er fare for utblåsning. Aktuatorene er montert på ventilene på ventiltreet på plattformen.

Foreløpig er det bare én leverandør, Halliburton, som kan levere en ESDV – en helelektrisk løsning for SDV-ventilen (Safety Downhole Valve) nede i brønnhodet. I 2017 fikk selskapet OTC-pris for EcoStar som verdens første elektroniske sikkerhetsventil.

Rask stenging 

Petroleumstilsynet har utformet standard nødprosedyrer for å teste stenging av brønner med jevne mellomrom.

– Vårt viktigste patent ligger i at stengefunksjonen, det vi kaller failsafe, kan gjøres i løpet av svært kort tid, faktisk ned til ett sekund. Hemmeligheten ligger i vår patentsøkte mekanisme, som gjør at man håndterer kreftene i den mekaniske stengingen og motkreftene i en girkasse på en helt ny måte. Fortsatt er det slik at de fleste aktuatorene offshore bruker hydraulisk kraft, men dette vil i tiden fremover endre seg raskt, da de fleste nye norske prosjekter er planlagt med helelektrisk ventiltre, sier Dag Almar Hansen.

– Hva med konkurrenter som har utviklet elektriske aktuatorer?

– Ja, de finnes jo og er store internasjonale selskaper, men vi mener vår løsning kan stenge ned brønnen 20 til 40 ganger raskere samtidig som våre produkter kan erstatte hydraulikk direkte fordi det er lite og modulært. Ved hjelp av vår partner, Baker Hughes, ser vi for oss å få gjennomslag også i et internasjonalt marked verdt mange milliarder de neste ti årene.

En elektrisk aktuator kan erstatte tungt utstyr som generatorer, kompressorer, pumper og hydrauliske kraftenheter. Den reduserer også faren for lekkasjer og forurensning fra hydrauliske systemer.

– Men den største gevinsten ligger nok i at den krever ekstrem lav effekt for å operere. Den sikrer at et kritisk sikkerhetssystem kan operere helt autonomt med fjernstyring og overvåking intakt også etter et havari på infrastruktur om bord. Så lenge vi har en lønnsom oljeindustri, må det også være et mål å gjøre den både sikrere og grønnere, sier Dag Almar Hansen.

Tre konkurrenter

Prosjektleder: Dag Ketil Fredheim vært utlånt til Equinors FoU-avdeling for å lede utviklingen av elektriske aktuatorer. Foto: Privat Foto: Privat

Equinors spesialist på brønnhoder og ventiltrær på plattform, Dag Ketil Fredheim, har vært prosjektleder for utviklingen av elektriske aktuatorer. Han har vært lånt ut til selskapets FoU-avdeling i Trondheim for dette prosjektet.  

Han kan fortelle at Equinor har bidratt med finansiering til tre uavhengige løp for å realisere en elektrisk aktuator for å stenge av oljebrønner oppe på plattformene. 

– Vi laget vår egen tekniske beskrivelse og krav til hvordan den skal virke og hvilket testprogram den må gjennom for å få den i produksjon. Nå har vi tre leverandører som konkurrerer om å levere til våre installasjoner, sier Fredheim som har jobbet med elektrifisering av trær siden 2012.  

Ved siden av løsningen fra Techni har Cameron og TechnipFMC utviklet elektriske aktuatorer. Cameron er ferdig med testprogrammet, mens TechnipFMC og Techni ligger etter på grunn av forsinkelser under pandemien.  

Techni har lagt hele styringsenheten i form av et kretskort inne i aktuatoren, mens de to andre er avhengige av et kontrollskap.  

Aktuator 

  • En automatisk anordning som skal sikre at ventilene som sitter på ventiltreet (også kalt juletre) kan kontrollere og sikre brønnene. For en ubemannet plattform vil nesten alle ventilene på brønnhodet og treet være automatiske slik at de fjernstyres.  Ofte 8 ventiler/aktuatorer per system. 
  • Aktuatorene har til nå vært drevet med hydraulikk som gir lekkasjer av olje ved bruk. 
  • Ptil har satt standardiserte krav til regelmessig testing. 
  • Aktuatorene kan ha flere ulike størrelser med en vekt fra 400 til 1400 kg. Hovedventilene på et standard tre hos Equinor skal kutte 7/16 loggewire og kunne stenge og åpne med et differensialtrykk på opptil 690 bar. De er utstyrt med sensorer for tilstandsbasert overvåking, samt en egen ultralydmåler for å oppdage lekkasjer, 
  • Equinor har krav om 30 års levetid og standardisering slik at utstyret kan brukes på flere plattformer. Fra 2016 standardiserte Equinor alle brønnhoder og ventiltrær som en følge av oljeprisfallet i 2014. 

Først på Krafla

Ifølge Fredheim ligger det an til at de elektriske aktuatorene første gang vil tas i bruk på de ubemannede plattformene Krafla og Askja i Noaka utbyggingen der Equinor og Aker BP samarbeider om utbyggingen – en investering på rundt 50 milliarder kroner.  

– Her er det all-electric som gjelder for alt nytt utstyr fra Equinors side, men det vil det sikkert også være for de ca. 15 nye plattformene som skal bygges i Nordsjøen de neste ti årene. Vi beregner 7-8 elektriske aktuatorer per brønnhode og ventiltre for en ubemannet plattform, så dette er et stort marked. 

– Hvilke av aktuatorene er best slik du ser det? 

– Uten å favorisere noen, må jeg

si at norske Techni har løst det tekniske på en veldig elegant måte. Om vi tar status i dag, er deres løsning nyskapende rent teknologisk. Det er tre ulike teknologier og størrelser og alle er fjærbaserte. Jeg jobber hardt for at alle tre skal være gode, men ingenting er avgjort. Vi regner med at alle tre vil være ferdig kvalifisert i løpet av september. Vi har hatt stor pågang fra nesten alle de andre store oljeselskapene. De sitter på gjerdet og venter på en løsning. Elektrisk brønnsikring er nødvendig for å få ned fotavtrykket, sier Fredheim til Teknisk Ukeblad.  

 

 Denne artikkelen ble først publisert i Teknisk Ukeblads månedsmagasin, 6/2021.

Les også

Kommentarer (6)

Kommentarer (6)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå