Til hovedinnhold

ACCURATE - Nøyaktig prediksjon av flerfasestrømning for lange tiebacks og subsea-utbygginger

ACCURATE - Nøyaktig prediksjon av flerfasestrømning for lange tiebacks og subsea-utbygginger

Dette prosjektet tar sikte på å lukke de mest kritiske kunnskapsgapene knyttet til nøyaktig modellering av flerfasestrømning. En viktig basis for arbeidet er utnyttelsen av nye data for trefasestrømning generert i flerfaselaboratoriene ved SINTEF og ved Institutt for energiteknologi (IFE).

Bilde: Illustration: Kongsberg Oil & Gas Technologies

For å redusere kostnader og minimere miljøpåvirkning knyttet til utvikling av nye olje- og gassfelt offshore, transporteres gass, olje og vann som en flerfasestrøm fra reservoaret i ett og samme rør. Ofte legges rørene fra brønnhodet til nærmeste mottaksmulighet på land. Alternativt kan de kobles til eksisterende infrastruktur på havbunnen, såkalte "tiebacks". Dette betyr at gass, olje og vann må transporteres sammen over svært store avstander; i mange tilfeller 50- 100 km og i del tilfeller betydelig lenger.

For å unngå operasjonelle problemer knyttet til langdistanse flerfasetransport, og for å sikre lønnsomhet, må det fattes gode designbeslutninger. Et godt beslutningsgrunnlag forutsetter at strømningen i disse lange rørene predikteres nøyaktig av simuleringsmodellene. Dagens flerfasemodeller har noen mangler som begrenser den generelle presisjonen i prognosene. Dette prosjektet tar sikte på å lukke de mest kritiske kunnskapsgapene knyttet til nøyaktig modellering av flerfasestrømning. En viktig basis for arbeidet er utnyttelsen av nye data for trefasestrømning generert i flerfaselaboratoriene ved SINTEF og ved Institutt for energiteknologi (IFE).

Prosjektet IPN Accurate adresserer tre sentrale problemstillinger knyttet til flerfasemodellering:

1. Veggfukting i trefase gassdominert strømning.

Ved hjelp av store mengder flerfase-data fra eksperiment-kampanjer blant annet utført i SINTEFs flerfaseanlegg er det i 2018 utviklet en ny modell for å prediktere veggfukting i gassdominert strømning, og den medfølgende økningen i trykkfall på grunn av væskefilm som dekker veggen. Den nye modellen er fremdeles under utvikling, men viser en tydelig forbedring i nøyaktighet. Det er planlagt å implementere modellen i kommersiell LedaFlow-versjon i løpet av 2019. Forbedringen vil kunne redusere usikkerheten i trykktapsprediksjonene for lange gassrør, og dermed minske designmarginen på rørstørrelse og andre kostnadsdrivende investeringer. Dette kan derfor ha stor betydning for design og utvikling av lange tiebacks knyttet til nye gassfelt. Resultatene planlegges presentert på konferansen Multiphase Production Technology i 2019.

2. Olje-vann-interaksjon.

I 2018 har prosjektet startet modellering av interfasefriksjon i olje-vann-strømning, basert på skreddersydde forsøk for indirekte måling av denne viktige modellparameteren. Dette arbeidet er spesielt viktig for å prediktere vannakkumulering i olje-transportrør, hvor vanndråper kan deponere på bunnen av røret, og hope seg opp over tid hvis oljehastigheten er for lav. Forsøkene er utført i store rør, med diametere 8 og 12 tommer, for å få så realistiske forhold som mulig. Opphopning av vann øker faren for korrosjon, voksavsetning og dannelse av is, som igjen kan gi store operasjonelle problemer hvis man ikke forutser dette. Ved å øke nøyaktigheten til interfasefriksjonsmodellen mellom olje og vann vil man kunne si mer nøyaktig når og hvor slike problemer kan oppstå. Arbeidet er planlagt publisert i 2020.

3. Dynamisk strømning.

I løpet av 2018 er det også jobbet mye med modellering av dynamisk strømning, hvor de vanlige antakelsene om fullt utviklet strømning ikke lenger er gyldige. Blant annet har vi generalisert modellene for veggfriksjon ved å ta hensyn til akselerasjon, noe som gir økt strømningsmotstand i forhold til vanlig stasjonær strømning. Vi har i tillegg jobbet med bølgeforplantning, samt forbedret modelleringen av gassinnblanding i væske i forbindelse med bølger og væskeplugger. Disse tingene er viktige for å gi en nøyaktig beskrivelse av ustabil strømning, eller "slugging", hvor væske og gass ankommer mottaksanlegget periodisk. Slugging kan føre til store utfordringer med oversvømmelse av separatorer, eller føre til mekaniske belastninger i rørsystemet som i verste fall kan forårsake brudd med påfølgende lekkasje av råolje med medfølgende miljøskader. Det er derfor særdeles viktig å prediktere når slugging oppstår, og hvilken frekvens og lengde væskepluggene vil ha.

Etter grundig testing og validering vil de nye modellene bli inkludert i kommersielle versjoner av flerfase-simuleringsprogramvaren LedaFlow.

Innovasjonsprosjektet ledes av LedaFlow Technologies DA, og vil gjennomføres i nært samarbeid med SINTEF og Kongsberg Digital.

Prosjektet er finansiert av Forskningsrådet

Relevante publikasjoner:

Publisert 20. februar 2019
Seniorforsker

Prosjektvarighet

2017 - 2020