Produksjonsteknikk 2 prosessen på en produkjsonsplattform for VKI brønnteknikk [2] 8241203780 [PDF]

Zitiervorschau

Lars Haugland

Produksjons­ teknikk 2 Prosessen på en produksjonsplattform forVKI brønnteknikk

Vetta Viten as

© Vett & Viten AS 1998 ISBN: 82-412-0378-0 Boka er, sammen med bind 1, godkjent av Nasjonalt Læremiddelsenter i oktober 1997 for bruk i studieretning for mekaniske fag i VK1 Brønnteknikk, modul 3 Produksjonsteknikk. Godkjenningen er knyttet til fastsatt læreplan av juli 1996. Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven eller avtaler om kopiering inngått med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel.

Sats/utforming: Jan Hugo Strand Printed in Norway 1998 Utgiver: Vett & Viten AS Postboks 203, 1360 Nesbru Telefon adm: 66 84 90 40 Telefon ordrekontor: 66 98 39 80 Telefax: 66 84 55 90 http:Wwww.vettviten.no e-post: [email protected]

Forord Denne boka inngår i en serie lærebøker for videregående skole VK1 Brønnteknikk i studieretning Mekaniske fag.

Boka er i første rekke utarbeidet på grunnlag av læreplanen for VK1 Brønnteknikk, et kurs som danner grunnlag for fagbrev innen brønnteknikk. Produksjonsteknikk 2 dekker sammen med Produksjonsteknikk 1, som er forfattet av Erland Jørgensen, modul 3 Produksjonsteknikk i læreplanen.

En rekke figurer er gjengitt med velvillig tillatelse fra Saga Petro­ leum A.s og System Engineering Services A.s, hvilke fremgår av illustrasjonene. De er originalt i farger, men er her gjengitt i svart/ hvitt. Det betyr at noe informasjon kan ha gått tapt. Forlaget

Innhold Kapittel 1 Manifoldsystemet 11 De forskjellige delene i systemet 13 Produksjonshovedledningen 13 Testhovedledningen 14 Avstengningsventiler 14 Tilbakeslagsventiler 15 Oppgaver 15

Kapittel 2 Separatorer 16 Oppgaver 20 Kapittel 3 Varmevekslere 21 Dobbeltrørvarmeveksleren 23 Rørvarmeveksler 24 Platevarmeveksleren 25 U-rørsvarmeveksleren 26 Oppgaver 27 Kapittel 4 Målestasjon for olje 28 Mengdemålingsenhetene til oljeeksportsystemet 28 Oppgaver 29 Kapittel 5 Gassbehandling 30 Oppgaver 35

Kapittel 6 Målestasjon for gass 36 Oppgaver 37 Kapittel 7 Gassinjeksjon 38 Blandbar gassinjeksjon 38 Ikke-blandbar gassinjeksjon 39 Oppgaver 39 Kapittel 8 Produsert vann 40 Oppgaver 43 Kapittel 9 Vanninjeksjon 44 Filtrering ved bruk av fmfilter 46 Regenerering av fmfiltre (rengjøring av finfiltre) 47 Oksygenfjerningsanlegget 47 Oppgaver 50

Kapittel 10 Gassventilering og fakkel 51 Høyttrykkssystemet 51 Lavtrykkssystemet 52 Felles for begge systemene 52 Oppgaver 54

innhold

Kapittel 11 Kraftforsyningssystemet 55 Hovedgeneratorer 55 Transformatorer 55 Nødgeneratorer 57 Batterier 58 Avbruddsfri strømforsyning 58 Utstyr i eksplosjonsfarlige områder 58 Oppstart av en kald plattform 59 Oppgaver 59

Kapittel 12 Sjøvannssystemet 60 Grovfilter 60 Hjelpesjøvannspumpene 61 Oppgaver 61 Kapittel 13 Kjølemedium 62 Ekspansjonstank for kjølevæsken 62 Kjøling av kjølevæske 62 Kjølevæskepumpen 63 Kjøling av prosessystemene 63 Kjøling av hjelpesystemene 63 Nøddrift 63 Oppgaver 65 Kapittel 14 Kjemikalier 66 CAS-nummer 67 Kjemikalier som blir brukt i Nordsjøen 67 Avleiringshemmende middel 67 Emulsjonskjemikalier 67 Korrosjonshindrer 67 Bakteriocid (biocid) 67 Skumdempningsmiddel 68 Metanol 68 Hypokloritt (natriumhypokloritt) 68 Oksygenfjerner 69 Glykol 69 Trietylenglykol (TEG) 69 Helse, miljø og sikkerhetsdatablad 69 Oppgaver 70 o

Kapittel 15 Apen drenering 71 Sumptanken for eksplosjonsfarlige områder 72 Sumptank fra ikke eksplosjonsfarlige områder 72 Oppgaver 74

Kapittel 16 Lukket avløp 75 Avgassingstanken 75 Spilloljetank 75 Oppgaver 77 Kapittel 17 Nitrogensystemet 78 Hvordan nitrogen blir produsert 79 Komprimering av nitrogen til reservelager 79 Oppgaver 81

Innhold

Kapittel 18 Ferskvannproduksjon 82 Oppgaver 84 Kapittel 19 Trykkluftsystemet 85 Tørking av luften 86 Regenerering 86 Trykkluft og instrumentluft 88 Oppgaver 88 Kapittel 20 Brann- og gassvarslingsystemet 89 lone-røykdetektor 89 Optisk røykdetektor 89 Varmedetektorer 90 Flammedetektoren 90 Manuelle brannmeldere 90 Personvarsling 90 Automatisk utløsning av slukkemidler 91 Skjermbilder 91 Gassdeteksjon 91 Oppgaver 93 Kapittel 21 Brannvannssystemet 94 Slukkemidler 94 De enkelte slukkemidlene 95 Vann 95 Skum 95 Håndapparater 95 Faste anlegg 95 Skummiddel 97 Oppgaver 98

Kapittel 22 Hydraulikksystemet 99 LT-siden 102 HT-siden 102 Oppgaver 102 Kapittel 23 Prosesskontrollsystemet 103 Prosesskontrollsystemet 104 Prosessmimikkpanelet i kontrollrom 105 Hendelsesskriveren 105 Brukerprogram varen 106 Oppgaver 106

Kapittel 24 Pumper og ventiler 107 Pumper 107 Stempelpumpen 107 Tannhjulspumper 109 Sentrifugalpumper 109 Membranpumper 110 Strålepumpe 110 Ventiler 110 Seteventiler 111 Nåleventiler 111 Membranventiler 111

Innhold

Tilbakeslagsventiler 112 Tilbakeslagsventil med kule 112 Tilbakeslagsventil med klaff 112 Sikkerhetsventiler 112 Spjeldventiler 113 Kuleventiler 113 Enkeltsetereguleringsventil 114 VentilstiDere 114 Reguleringsventiler 114 Ventilkarakteristikker 115 Oppgaver 116

Kapittel 25 Soneklassifisering 117 Områdekategori a 117 Områdekategori b 118 Områdekategori c 118 Områdekategori d 119 SoneO 119 Sone 1 120 Sone 2 120 Tenntemperatur 121 Flammepunkt 121 Brennpunkt 121 Eksplosjonsområdet 122 Trykk og temperatur 123 Forpuffmg 123 Eksplosjon 123 Detonasjon 123 Lov om brannfarlige varer 124 Oppgaver 124 Kapittel 26 Helse, miljø og sikkerhet 125 Verktøyet vi trenger, heter internkontroll 125 Arbeidsmiljøutvalg 126 Verneombud 126 Støy 126 Helsefarlige partikler 127 Forskrift om YL-merking 127 Varmt arbeid 128 Kaldt arbeid 128 Entring 128 Tiltak ved uhell 132 Oppgaver 132

Vedlegg 135 Stikkordregister 145

Kapittel I

M anifo I d syste m et For å samle strømmen av olje, gass og vann fra alle brønnene går det et rør fra hver brønn inn til et samlerør som kalles manifoldsystemet. Strømningen fra to av brønnene er vist på figur 1.1. Tegningen er hentet fra Snorre-plattformen som er en av Saga Petroleums installasjoner i Nordsjøen. Mange av de andre tegninger i boken er også hentet fra samme plattform.

Figur l.l Manifoldsystem (Saga)

ESV er en forkortelse for nødavstengningsventil (eng.: emergency shutdown vcdve). HV er en forkortelse for hydraulisk ventil (eng.: hydraulic vcdve). HT-fakkel står for høyttrykksfakkel. Fra den ene brønnen går det rør inn på søndre produksjonsmanifold, og fra den andre brønnen går det rør inn på nordre produksjonsmainfold. Disse rørene fører olje, gass og vann fra brønnene og inn på manifoldsystemet. I tillegg fører oljen, gassen og vannet med seg en del sand. Fra strupeventilene som reduserer trykket til separatorene, er det installert rør med en diameter på 8 tommer. Ut fra manifoldsystemet går det et rør med en diameter på 16 tommer. Figur 1.2 viser en strupeventil. Aksel for

Bakre plate

Fremre plate

Delvis stengt

Figur 1.2 Strupeventil

På hvert av manifoldsystemene er det plass til tilkobling av til sam­ men 15 brønner. Hvert manifoldsystem har en kapasitet på 27 000 mVtime. I tillegg er det montert testmanifoldere som mottar olje, gass og vann. Fra testmanifoldene blir strømningen ført inn på en testseparator hvor vi skiller olje, gass, sand og vann. Når vi har skilt olje gass og vann, måler vi hvor mye gass, olje og vann som har kommet opp fra reservoaret i løpet av en bestemt tid. Manifoldsystemet består av følgende: • hovedledninger som fører strømningen fra manifoldsystemet og videre til separatoren

Manifoldsystemet

• brønnstrømledning fra hver enkelt brønn og til manifoldsys­ temet • ventilarrangement mellom brønnstrømsledningene og hovedled­ ningene • selve manifoldrøret Manifoldsystemet fører vanligvis olje, gass, vann og sand samtidig og under høyt trykk. Sand og sedimenter som følger med oljen, gassen og vannet, kan slipe i stykker rørene fra innsiden. I tillegg kan korroderende gasser skade rør og utstyr. Dette setter store krav til materialer, ventiler, utstyr og sikkerhetsordninger. Det er utarbei­ det spesielle prosedyrer for inspeksjon og måling av tykkelsen på rørvegger og tankvegger. Noen av inspeksjonene blir utført hvert år, andre hvert annet år.

En metode for å kontrollere tykkelsen på rørveggene og tankeveggene er å røntgenfotografere dem. Vi bruker også instrumenter hvor vi måler tykkelsen på rørvegger og tankvegger med ultralyd. I til­ legg er det metoder for å finne ut om det er tilløp til sprekkdanninger i rør og tanker. Vi stryker da på en væske som trekker seg inn i sprekker. Når væsken har tørket, ser vi om væsken har trukket inn i eventuelle sprekker. Blir rørveggen tynnere, kan det resultere i gasslekkasjer. Spesielt i rørbend er det viktig å gjøre målinger med jevne mellomrom for å kontrollere om det er blitt slitasje.

De forskjellige delene i systemet Produksjonshovedledningen Det er to prosesshovedledninger og én prosesshovedledning fra undervannsbrønnene (se figur 1.1). Det samme gjelder for testmanifoldene. Vi kan for eksempel lede høyttrykksbrønnene på én prosesslinje og lavtrykksbrønner på en annen, eller vannproduksjon på én og vannfrie brønner på en annen. Høyttrykksbrønner er brønner med høyt trykk mellom 10 000 psi og 15 000 psi (689 bar og 1034 bar). De utblåsningsventilene (eng.: blow out preventer BOP) vi bruker i dag, er bare beregnet på et trykk opp til 15 000 psi. Vi må derfor avslutte boringen hvis det viser seg at trykket kan overstige 15 000 psi.

De vanligste trykkbenevningene er pascal (Pa), bar og psi (pound per square inch - som betyr engelske pund per kvadrattomme). Når vi regner om fra trykkenheten bar til trykkenheten psi og trykken­ heten Pa eller omvendt, er det kjent hvor mange Pa og psi det er i en bar.

1 bar = 100 000 Pa ~ 14,5 psi.

Kapittel I

Eksempel Hvor mange psi er 3 bar? 3 bar = 3 • 14,5 psi - 43,5 psi

Eksempel Hvor mange Pa er 8 bar? 8 bar = 8 • 10 000 Pa = 80 000 Pa

kg • m

Lufttrykket i et bildekk er vanligvis 2 bar, som tilsvarer 29 psi, som igjen tilsvarer 20 000 Pa. Trykkenheten Pa brukes vanligvis bare når det er snakk om lave trykk. Det finnes i tillegg trykkenheter som millimeter vannsøyle, millimeter kvikksølvsøyle og mange andre. For å skille begrepene blir det ofte satt en bokstav etter enheten. a for absolutt trykk (bara, atma og psia) b for målt trykk (barg, atmg og psig) For eksempel er et trykk på 5 bara det samme som: Pabsoiutt “

^målt

+ ^lufttrykk

Et trykk på 5 barg er det samme som: Pmålt = Pmålt

Lufttrykket ved havoverflaten er i gjennomsnitt lik vekten av en 760 mm høy kvikksølvsøyle, som igjen tilsvarer et trykk på 1,0133 bara.

Testhovedledningen Testhovedledningen fører strømmen fra den enkelte brønn og inn på testmanifolden og videre til en testseparator hvor vi kan måle meng­ den av olje, gass og vann som kommer opp fra reservoaret.

Avste ngn i ngs ve n ti I e r Det er montert avstengningsventiler mellom reservoaret og produksjonshovedledningen. I tillegg er det montert en del andre nødnedstengningsventiler som er merket ESV. Videre er det montert en spe­ sialkonstruert strupeventil for å motstå slitasje og kavitasjon fra strømningen. Denne ventilen kan også brukes til å holde tilbake trykk og produksjon fra høyttrykksbrønner. Videre brukes ventilen til å foreta en kontrollert avstengning av brønnen.

Manifoldsystemet

Tilbakeslagsventiler På enkelte installasjoner blir det også installert tilbakeslagsventiler før strupeventilen for at ikke høyttrykksbrønnene skal ødelegge trykket i lavtrykksbrønnene. Søndre, nordre og undervannsmanifolden er koblet sammen til et felles rør. Dette 24 tommers røret fører oss videre til en ett-trinnsseparator. Testmanifoldene blir også sammenkoblet og forsetter i et 8 tommers rør til testseparatoren. Inn på rørinnløpet til fakkelen er det også mulig å tilsette metanol kontinuerlig. Vi tilsetter metanolen for å hindre hydratdanning over strupeskivene. Hydrater er krystaller sammensatt av gass og vann. Hydratet ser ut som is eller våt snø og kan samle seg i rørene slik at de tettes igjen. Fra manifoldene er det også montert rør som går til fakkelsystemet, for at vi skal kunne slippe ut gass hvis trykket skulle bli for stort i manifoldsystemet. På utløpet til fakkelen er det montert sikkerhetsventiler som åpner hvis trykket overstiger det som manifoldsystemet, ventiler og rør er produsert for å tåle. Manifoldene kan også dreneres gjennom en tilkobling fra et lavpunktsavløp til lukket avløp.

Grunnen til at det blir ført til et lukket avløp, er at vi ikke ønsker for­ dampning av gass på plattformen, og at oljen igjen skal separeres. Hvordan det lukkede avløpet er bygd opp, kommer vi tilbake til i et senere kapittel.

Oppgaver a Hva er hydrat? b Hvorfor er det installert rør fra manifoldsystemet og til fakkel? c Hva betyr ES V? d Hva er funksjonen til et manifoldsystem? e Hvorfor bruker vi metanol? f Hva er forskjellen på metanol og etanol? g Lag en skisse av et manifoldsystem. h Hvor stort antar du at trykket er inne i manifoldsystemet? i Hvor i Norge produseres det metanol? j Hvilke andre bruksområder har metanol? k Hvor mange bar er 10 000 psi? 1 Hvor stort er trykket i et sykkeldekk? m Hvis du vet at det røntgenfotograferes et sted på plattformen, hvor langt vekke bør du da holde deg?

Kapittel 2

Separatorer Fra manifoldsystemet går det rør videre til separatorene. Gass, vann og olje blir ført inn på en ett-trinnsseparator. En ett-trinns- og en totrinnsseparator og testseparatoren er vist på figur 2.1.

Figur 2.1 Separasjons- og oljeeksportsystemet (Saga)

Separatorer

Forkortelsen FC (flow controller) står for gjennomstrømningsregulator, LC (ZeveZ controller) står for nivåregulator og PC (pressure controller) står for trykkregulator. Separatorene skiller gassen fra oljen og vannet. Figur 2.2 viser en tofaseseparator som skiller gassen fra oljen og vannet.

Figur 2.3 viser en trefaseseparator som skiller både olje, vann og gass fra hverandre. La oss se hvordan er trefaseseparator virker.

Figur 2.3 Horisontal trefaseseparator

Strømningen treffer først en deflektorplate. Væsken blir skilt her ved hjelp av densitetsforskjellen på gass, vann og olje. Når væsken treffer deflektorplaten, blir de tyngste væskedråpene skilt ut. For å få skilt ut de mindre partiklene må vi senke hastigheten på gassen og redusere turbulensen i separatoren. Til dette har vi montert ledeplater for å oppnå en laminær strømning. Væskedråpene blir fanget opp på de spesialkonstruerte ledeplatene. Når dråpene blir større og større faller de til slutt ned i bunnen av separatoren. Separatoren reduserer også trykket for at gassen skal blir skilt ut. Trykket holdes på 35 barg ved hjelp av en trykkreduseringsventil. Stiger trykket over 35,7 barg, ledes det overskytende trykket til fakkel. I bunnen av separatoren blir det nå en blanding av olje, vann og sand. Olje er lettere enn vann, og vil flyte oppå vannet. Sand som følger med strømningen, vil synke til bunnen av separatoren. Inne i separatoren er det instrumenter som måler hvor grensen mel­ lom olje og vann går. Denne grensen blir målt med et instrument

Kapittel 2

som blir kalt grensesjiktmåler. Når nivået med olje og vann stiger til toppen av skilleplaten inne i separatoren, renner oljen over i kam­ meret til høyre. Ved hjelp av et reguleringssystem som styrer ven­ tiler for tapping av vann og olje, kan vi så få oljen til å renne ut i oljeavløpet og vannet til å renne ut i vannuttaket. Gassen som fremdeles inneholder en del vann, blir ført videre gjennom en dråpefanger til innløpskjøler for gasstørker. Vannet blir tappet ut til en hydrosyklon (som vist på figur 2.1), som renser vannet for olje, sand og andre uønskede partikler før det blir ført til en avgassingstank for så å blir sluppet tilbake i havet. Tillatt oljekonsentrasjon i vann som dumpes, må være under 40 ppm oljeinnhold i gjennomsnitt over en måned. Oljen fra ett-trinnsseparatoren blir ført videre til totrinnsseparatoren, som igjen skiller olje, vann og gass på samme måte som forklart tidligere og igjen reduserer trykket.

Totrinnsseparatoren mottar også olje fra • ett-trinnsseparator • testseparator • hydrosykloner fra ett-trinnsseparatorer • oljerørspumper • spilloljetank • returpumpe for oljeekstrakt • returpumpe for kondensat • væskeutskillere for brenngass, gasstørker og eksportgasskompressor Totrinnsseparatoren reduserer trykket til 11 barg. Trykket holdes konstant ved hjelp av en trykkreguleringsventil. Kommer trykket over 12 barg, blir det overskytende ført til fakkelen. Et annet problem er at det danner seg et skumlag av olje og vann i grensen mellom oljen og vannet. Det gjør at det blir vanskeligere å finne den eksakte grensen mellom olje og vann. Det tar derfor en viss tid før blandingen har stabilisert seg slik at en kan tappe ut oljen og vannet. Vi tilsetter separatorene skumhemmende midler for å minske skumdanning og for å sikre en bedre og raskere separasjon. Fra totrinnsseparatoren blir oljen pumpet inn på en oljemålestasjon før den blir sendt videre til Statfjord A. Ut fra separatorene er det montert rør som fører til høyttrykksfakkelen i tilfelle trykket skulle bli for høyt inne i separatorene. I den første separatoren er trykket størst. Deretter avtar trykket i neste separator. I de siste lagertankene kan det være atmosfærisk trykk. Vi kan spyle separatorene med sjø­ vann for å fjerne sand og uønskede partikler. I tillegg er det montert inspeksjonsluker som gjør det enkelt å inspisere innsiden av separa­ torene.

LC på figur 2.1 står for nivåregulatorer (eng.: level controller). Nivåregulatorene kontrollerer og regulerer nivået i separatorene. PC på figur 2.1 står for trykkregulator (eng.: pressure controller).

Separatorer

ts

Trykkregulatorene kontrollerer og regulerer trykket i separatorene. Det finnes også vertikale separatorer og kuleseparatorer. Disse separatorene er oppbygd på samme måte som de horisontale sepa­ ratorene.

Testseparatorene er bygd opp på samme måte som produksjonsseparatorene, og blir bare brukt å teste hvor mye brønnene pro­ duserer. Disse testene blir vanligvis utført en gang i måneden for å sjekke produktet. Det blir da målt hvor mye olje, gass og vann brøn­ nen leverer i løpet av en viss tid. Vanligvis blir det utført tre målinger med forskjellig strømningen I dag blir det også forsket på og brukt radioaktive stråler for å av­ gjøre mer nøyaktig hvor skillet går mellom olje og vann i en sepa­ rator. Et av problemene er at de måleinstrumentene som brukes i dag, ikke klarer å angi nøyaktig hvor skillet er mellom olje og vann på grunn av skumlaget som blir dannet av oljen og vannet. Kunne vi finne ut mer nøyaktig hvor dette skille er, kunne vi lage separa­ torene mye mindre. Og tiden det tar før olje, gass og vann blir sepa­ rert, ville bli redusert. Ved Universitetet i Bergen er en slik separa­ tor utprøvd med gode resultater. Fordelen med at utstyr blir mindre, lettere og utfører funksjonen sin raskere, er at oljeselskapene kan bygge mindre, lettere og billigere plattformer.

Figur 2.4 Koalesker

På en del plattformer er det i tillegg installert en vannutskiller kalt koalesker. Dette er en vertikal tank hvor oljen blir ført inn. En koa­ lesker er vist på figur 2.4. Inne i tanken er det installert et gitter som er strømførende og som lager et elektrisk felt. Vann som er i oljen blir på grunn av dette feltet dradd mot bunnen av tanken hvor det igjen kan tappes ut. Trykket inne i tanken er på 1 til 2 bar. En koa­ lesker kan fjerne vannet fra oljen slik at det maksimalt er 0,5 % vann igjen i oljen. Tenker vi oss en tankbåt som skal frakte oljen i land

Kapittel 2

fra for eksempel Statfjorcifeltet ville det vært bortkastede penger å transportere store mengder vann i denne tankbåten. I rørledninger tillates det vanligvis mellom 0,5 til 2 % vann.

Oppgaver a b c d e f

g h i

Hva betyr LC? Hva betyr PC? Hva er turbulent strømning? Hva er laminær strømning? Hvor mye olje er det tillatt å være i vannet når det slippes tilbake i havet? Hvorfor er det nødvendig å rense vannet for olje før det slippes tilbake i havet? Hvilke andre metoder kan brukes for å finne skille mellom olje og vann? Finn ut hvordan vi måler syrevekten på et bilbatteri. Finn ut hvordan vi måler alkoholprosenten i alkohol.

Kapittel 3

Varmevekslere Varmevekslere blir brukt til blant annet følgende: • kjøling av brønnstrømmen • kjøling av gassen • kjøling av glykol • kjøling av maskineri • oppvarming av glykol for å tørke den • oppvarming av injeksjonsvann før fjerning av oksygen (oksygenstripping) • boreslampumper • hjelpesystem for kompressorer • eksportgasskompressor • kjøling av luftkompressor • nøytralgassystemet • hydraulikksystemet • hovedgenerator For kjøling av medier er det mest naturlig å bruke vann eller luft, som alltid er lett tilgjengelig. Bruker vi varmevekslere som er luftkjølt, må de være store for å få noen effekt. De blir derfor sjelden brukt på produksjonsplattformer. Sjøvann derimot har stor varmekapasitet og er lett tilgjengelig. Dessverre i denne sammen­ hengen inneholder sjøvannet en del stoffer som bakterier, plankton, sedimenter, salter og oksygen. Vi må derfor filtrere sjøvannet og tilsette blant annet klor for å hindre groing i varmevekslerne. Rør og ventiler må i tillegg være korrosjonsbestandige.

Fra separatorene blir gassen ført videre til en gasskjøler. Gasskjøleren er vist på figur 3.1. Her blir gassen kjølt ned ved at en kjølevæske blir tilført gasskjøleren. Hvordan gasskjøleren er bygd opp, skal vi snart se på.

Alle fysiske arrangementer hvor varme blir overført fra en varm seksjon til en kald seksjon, kalles en varmeveksler. Den grunn­ leggende prosessen er der hvor energi blir overført fra et varmt objekt til et kaldt objekt. I denne prosessen blir det varme objektet kjølt ned, og det kalde objektet blir varmet opp. En kjele er et godt eksempel på en varmeveksler hvor varmeenergien fra elementet blir overført til vannet. Vannet varmes opp til kokepunktet, og elementet blir hindret fra rødgløding etter hvert som det mister sin energi til vannet. Etter at kokepunktet er oppnådd vil ikke energien lenger øke temperaturen til vannet, men derimot omdanne væske til damp. Graden av varmeoverføring blir uttrykt som kilokalorier per time.

Kapittel 3

Figur 3.1 Gasskomprimeringssystemet

Varmevekslere

En kilokalori er mengden av den varmen som trengs til å øke tem­ peraturen til 1 kg vann med 1 °C fra 14,5 til 15,5 °C. Det er vanligvis fire typer varmevekslere som blir brukt. Det er føl­ gende: • dobbeltrørvarmevekslere • rørvarmevekslere • platevarmevekslere • U-rørsvarmeveksleren

Disse varmevekslerne er laget for enten å kjøle ned eller varme opp væsker til visse spesifiserte temperaturer i visse volummengder. Av og til er mediet i væskeform og av og til i gassform. Et godt eksempel på en varmeveksler for en væske er en smøroljeveksler hvor den varme smøroljen blir kjølt ned av en strøm av kaldt vann. De to mediene blir alltid holdt adskilt.

Dobbeltrørvarmeveksleren Den enkleste typen er dobbeltrørvarmeveksleren. Figur 3.2 viser en dobbeltrørsvarmeveksler. Oppvarmet kjølemedie

Yttre rør (også kalt mantel eller skall)

Varm væske

Avkjølt væske

1

--

T

Kaldt kjølemedie

Figur 3.2 Dobbeltrørsvarmeveksler

I dobbeltrørvarmeveksleren blir den varme væsken som skal kjøles, tilført i enden til venstre på røret. Væsken blir så ført gjennom røret. Kjølemediet kommer så inn i et rør (skall) som ligger utenpå det første røret. Kjølemiddelet kommer inn på bunnen slik at skallet alltid er fylt med kjølevæske. Kjølemediet kjøler så ned den varme væsken, samtidig som kjølemediet blir varmet opp. Det er lett å rense rørene i denne varmeveksleren, men den tar stor plass og er ikke særlig effektiv. Når det gjelder tæring, er det enklere å rense rørene inni enn utenpå. Hvis en av væskene er etsende, sender vi den gjennom det innerste røret som da er laget av spesial-

Kapittel 3

stål. Er begge væskene etsende, bruker vi spesialstål både inni og utenpå rørene. Bruker vi sjøvann som kjølevæske, er det vanlig å bruke rustfritt stål. Rørene tåler et større trykk på innsiden enn på utsiden. Er derfor begge væskene tilnærmet like sterke, vil den med størst trykk bli ført gjennom det indre røret.

Vi må også regne med at den ene væsken kan forurense den andre ved en eventuell lekkasje. Lekkasjer blir hindret med temperatur- og trykksikre ventiler, som er installert i rørene som forbinder rørsidene eller skallsidene. Retningen av strømmen gjennom varmeveksleren er avhengig av den mest effektive varmeveksleren og av praktiske bestemmelser som gjelder væskens strøm gjennom skallet. Væsken strømmer alltid fra bunnen til toppen i skallet. Det sørger for at skallet alltid er fullt, og at rørene har kontakt med væsken hele veien.

Væsken kan strømme begge veier gjennom rørene. Den mest effek­ tive varmevekslingen skjer når to væsker strømmer i motsatt retning av hverandre. Det finnes varmevekslere som går i motstrøm, medstrøm og krysstrøm.

Rørvarmeveksler Rørvarmevekslere er bygd opp med mange tynne rør inne i et skall. På grunn av at det er mange rør inne i skallet blir overflaten på rørene stor og kjølemediet kommer i tettere kontakt med den væsken som skal kjøles ned. Virkningsgraden på denne varmevek­ sleren er bedre enn for dobbeltrørvarmeveksleren. En rørvarmevek­ sler er vist på figur 3.3.

Figur 3.3 Rørvarmeveksler

Varmevekslere

Kjølevæsken blir tilført i bunnen og strømmer på utsiden av rørene som er montert inne i mantelen. Den varme gassen blir ført horison­ talt fra venstre side gjennom rørene og deretter til uttaket for nedkjølt gass.

Platevarmeveksler En platevarmeveksler består av en ramme hvor det er plassert en rekke metallplater. Hver plate har et forseglingssystem rundt den ytterste kanten slik at platene lager brede, grunne rom når de pres­ ses mot hverandre. De blir så formet og montert inn i rammen slik at prosessvæsken på den måten kan strømme gjennom rom med vekslende varmende eller kjølende væske som strømmer gjennom rommene mellom. På grunn av forseglingen kommer ikke de to væskene i kontakt med hverandre, men varmen veksles på tvers av de store overflateområdene på platene. Se figur 3.4. Vann/glykol inn

Sjøvann ut

Bolter Plater

Sjøvann inn Vann/glykol ut

Figur 3.4 Platevarmeveksler

Det er ikke uvanlig å ha opp til 400 plater i en ramme. Hver plate kan ha et areal på 1,5 m2. Platene er tynne, mellom 0,05 cm og 0,15 cm tykke. De kan bli gjensidig støttet for å motvirke trykkforskjellen på tvers av dem ved at det er laget små kanter og fordypninger, som støttes mot hveran­

Kapittel 3

dre. Platene består av monel, incoly, titan, aluminium eller et annet metall som er sterkt nok å holde på trykket. De er forseglet rundt kantene med tetningsstoff og operasjonstemperaturen er begrenset til maksimalt 260 °C. Platevarmevekslerne er effektive og sparer plass og er lette å rengjøre.

Når varmeveksleren blir satt sammen, blir platene først hengt opp i en stropp som er festet til en øvre skinne. Skinnen blir holdt oppe av en enkel ramme som er lengre enn den totale lengden av platene når de er presset sammen. Det er fordi skinnen virker som en støttebjelke når platene først er satt opp mot hverandre. Når platene er kommet på plass, blir de presset sammen av lange kraftige stålbolter som strammer en fast og flyttbar følgeplate. I oppstrammingsprosessen blir pakningene utsatt for tettere og tettere kontakt og trykk for å få en god forsegling. Strammingen blir ofte utført ved hjelp av hydraulisk verktøy. På hver plate er det huller for hovedstrømmen med prosessvæske og kjølevæske med pakninger rundt. Hoveddelen av veksleren kompenserer et system av alternative strømningsplater. Det er pakninger på og rundt hver plate som står mot naboplaten til å lage strømningsveier. Som vi kan se, er strømningsplatene like og er alternativt brukt med først den ene siden opp og så den andre. Endeplatene hindrer tilbakestrømningsveiene for begge væskene med et system av broer og sirkler. Forseglingsplaten er den første platen.

U-rørsvarmeveksleren Figur 3.5 viser prinsippet for en U-rørsvarmeveksleren.

Figur 3.5 U-rørsvarmeveksler

En U-rørsvarmeveksler har som navnet sier, innvendige rør som er formet som en U. Hver av endene på U-røret er festet i en rørplate. På grunn av utformingen på U-røret kan røret bevege seg fritt i lengderetningen. Da røret er festet i rørplaten, er det også lett å trekke hele innsatsen ut for inspeksjon, vedlikehold og rengjøring. U-rørsvarmeveksleren brukes for medier med høyt trykk. For å rengjøre rørene på innsiden bruker vi en høyttrykksspyler eller kjemikalier. Mediet som blir ført inn i røret, bør ikke inneholde stof­ fer som gjør at vi får avleiringer.

Varmevekslere

Oppgaver a Forklar hva som er ulempen med en varmeveksler som benytter luft. b Forklar hvorfor sjøvann kan tette igjen rør. c Lag en skisse av en platevarmeveksler. d Hvilket metall kan platene i en platevarmeveksler være laget av? e Forklar hva som menes med en kilokalori. f Hvilke typer varmevekslere finnes? g Forklar hvilken varmeveksler du ville ha brukt til et medium med høyt trykk.

Kapittel 4

Målestasjon for olje Vi har målestasjoner for å måle mengden av olje som blir eksportert fra plattformen. På den måten får vi vite hvor store inntekter sel­ skapet får, og hva som skal betales i avgifter til staten. Andre målesystemer måler hvor mye som blir forbrukt på plattformen, som det også skal betales avgifter av til staten. Det er flere systemer som måler mengden som forlater plattformen. Hvert system har sin egen datamaskin. I tillegg er det montert prøvesløyfer for å kunne kalibrere måleinstrumentene for eksporten. Det er installert ekstra datamaskiner i tillegg til hovedmaskinen i til­ felle den skulle svikte. Videre er det installert alarmpanel for generelle og kritiske alarmer fra målestasjonene i kontrollrom. Dataene fra målingene blir behandlet etter tur og blir sendt til prosessovervåkings- og kontrollsystemene og til kontrollenheter på land. De sentrale datamaskinene er utstyrt med skjerm og tastatur slik at vi kan lese av systemstatus og eventuelt legge inn andre data. I tillegg kan vi laste inn lagrede data fra magnetisk tape. Videre er det skrivere og skjermer for rapporter og alarmstatus.

Mengdemålingsenhetene til oljeeksportsystemet Et system for måling av olje er vist på figur 4.1.

Oljemålestasjonen består av fire parallelle måleløp. Hver enhet inneholder et turbinmeter som med stor nøyaktighet måler mengden av den oljen som renner gjennom. Et turbinmeter er et instrument med en turbin (en slags propell) som er satt inn i et rør. Ved hvert måleinnløp er det installert et filter og strømningsrettere og et blandeelement som sørger for god blanding av oljen før uttak av automatisk prøvetaking. En analysator angir også prosentvis andel av faste partikler og vann i oljen. Når oljen strømmer gjennom, blir turbinen drevet rundt av oljestrømmen. For hver omdreining gir tur­ binen fra seg et signal som viser hvor mye olje som har gått gjen­ nom. For å være sikker på at turbinmåleren viser rett, tar vi ofte stikkprøver av målingene og sammenligner dem med andre målinger. En annen målemetode er å bruke et U-formet rør med et kjent indre volum. Vi fyller røret med olje og lar en gummiball presse oljen ut av røret, samtidig som oljen blir målt med turbinmåleren. Mengden

Målestasjon for olje

Figur 4.1 System for måling av olje (kondensat)

av olje som passerer gjennom U-røret regner vi som 100 % nøyak­ tig. Viser begge disse målingene likt, er vi sikker på at turbinmåleren virker som den skal. Hvis turbinmåleren viser noe annet, må vi kalibrere den. I tillegg finnes det instrumenter som måler den­ siteten, temperatur og trykk av oljen. Disse dataene går også tilbake til datamaskinen og er med på å bestemme hvor mye olje som blir eksportert.

Oppgaver a b c d e

Hvilket instrument blir brukt for å måle eksportert olje? Hvorfor blir eksportert olje målt? Hva er densiteten på olje? Hvorfor er det viktig at eksportert olje blir korrekt målt? Hvordan kan vi sjekke om turbinmåleren viser rett?

Kapittel 5

Gassbehandling Fra testseparatorene blir strømningen av våt gass ført inn på en gasskjøler, som vist på figur 5.1.

Figur 5.1 Gasstørking

Gassbehandling

Her blir den våte gassen igjen først kjølt ned gjennom en varmeveksler med kjøleveske. Når vi kjøler gassen ned, senkes også duggpunktet, og dermed får vi lettere skilt ut hydrokarbonkomponenter og medrevne dråper når gassen kommer til væskeutskilleren. Deretter fører vi gassen inn i en væskeutskiller for å få skilt ut vann­ dråper og så til en gasstørker som tar ut det siste vanninnholdet. Væskeutskilleren og gasstørkeren er også er vist på figur 5.1. Virke­ måten til væskeutskilleren er vist på figur 5.2.

Figur 5.2 Væskeutskiller

Vi fører den våte gassen som ennå inneholder litt vann og olje, inn i den nedre delen på væskeutskilleren. Gassen er lettere enn olje og vann og vil da stige opp. Gassen med olje og vann stiger så raskt opp i væskeutskilleren. I væskeutskilleren er det montert dråpefangere som skiller ut oljen og vannet, som vi fører tilbake til totrinnsseparatoren for å få dem separert enda en gang. Den fremdeles våte gassen fortsetter så til gasstørkeren. Virkemåten til gasstørkeren er vist på figur 5.3.

Kapittel 5

Vi fører den våte gassen inn nær bunnen i gasstørkeren, og nær top­ pen av gasstørkeren tilfører vi tørr glykol. Egenskapene til glykolen gjør at den opptar vannet som er i gassen. Når den våte gassen stiger inne i gasstørkeren, går tørr glykol i motstrøm til gassen. På grunn av konstruksjonen til platene inne i gasstørkeren må all gassen passere gjennom glykolen. Det er også lagt vekt på at det blir en stor kontaktflate mellom glykol og gass. Idet gassen passerer gjennom glykolen, opptar glykolen vannet fra gassen. Jo høyere gassen kom­ mer opp i gasstørkeren, jo tørrere blir gassen, for til slutt å gå gjen­ nom en siste dråpefanger. Glykolen som har trukket til seg vannet, renner videre til bunnen av tanken. Herfra blir den våte glykolen ført tilbake til et system som varmer den opp slik at vannet for­ damper og den kan brukes om igjen.

Det finnes mange typer gasstørkere på markedet. En annen metode som er brukt, er at gassen må passere gjennom flere etasjer, og på hver etasje er det installert skilleplater med små hull eller ventiler

Gassbehandling

slik at gassen må trenge gjennom glykolen. Prinsippet er det samme - at gassen skal få god kontakt med glykolen for å frigi vannet som er igjen i gassen. Gassen blir igjen ført videre til gasseksportsystemet som er vist på figur 5.4.

Figur 5.4 Gasseksport-

system

Kapittel 5

Vi fører gassen gjennom en væskeutskiller før vi leder den til gasseksportkompressoren. Det er en sentrifugalkompressor som dri­ ves av en elektromotor med konstant turtall. Utløpstrykket er på 36 bara. Etter eksportgasskompressoren fører vi gassen gjennom en eksportgasskjøler før vi fører den til gassmålestasjonen. På forskjel­ lige steder på gassrørene er det montert rør til fakkelen via sikker­ hetsventiler. Det er i tilfelle trykket skulle bli for stort eller det av andre årsaker skulle bli behov for å ventilere ut gassen. Det er mon­ tert to identiske parallelle linjer som hver kan ta 50 % av gassen. Gasskompresjonssystemet er avhengig av • separasjonssystemet • gasstørking/glykolsystemet • gasseksportsystemet • kjølevannssystemet • gassventilering og fakkel • system for lukket avløp • trykkluftsystemet • nøytralgass-systemet • nødavstengning • hovedkraft

Fra gasskompressorene kjøler vi ned gassen enda en gang. Deretter fører vi de to linjene sammen og leder gassen til gassmålestasjonen for mengdemåling og videre til Statfjord A. En avsendersluse er tilkoblet eksportledningen. Grunnen til dette er at det skal være mulig å sende en vogn gjennom rørsystemet. Denne vognen er rund og har påsatt hjul slik at den ruller lett på innsiden av eksportrøret. Det er gassen som driver vognen gjennom eksportgassrøret. På vog­ nen er det montert børster som renser rørsystemet innvendig. I til­ legg kan det være installert utstyr for tykkelsesmåling og filming av rørveggene. Det er forskjellige størrelser på disse vognene. Den første vognen som blir kjørt gjennom, må ha en utforming på stør­ relse og børster som gjør at den ikke setter seg fast inne i røret. Pa Statfjord A er det installert en mottaker for denne vognen. Et overvåkingssystem gir beskjed på Statfjord A når vognen ankom­ mer. Eksportgasskjøleren som er en U-rørsvarmeveksler er vist på tigur 5.5.

Kjølevæske blir tilført på bunnen av U-rørsvarmeveksleren og blir tatt ut på toppen. Eksportgassen blir ført inn på toppen av Urørsvarmeveksleren og blir ført gjennom U-røret før gassen kommer avkjølt på bunnen av varmeveksleren. Eksportgassen blir ført gjen­ nom rørene fordi gassen har det høyeste trykket.

Gassbehandling

Oppgaver a Lag en skisse og forklar hvordan gassen blir tørket ved hjelp av glykol. b Forklar andre måter hvordan en gasstørker kan være utformet. c Forklar hvordan en dråpefanger virker. d Forklar hvorfor gassen blir kjølt ned. e Forklar hvorfor det brukes gasskompressorer. f Lag en skisse av en vogn som sendes gjennom eksportgassrøret.

Kapittel 6

Målestasjon for gass Formålet med målestasjonene er på samme måte som for olje å måle mengden av gass som etter behandling blir eksportert fra eller brukt på plattformen. Også her er grunnen at vi ønsker å vite hvor store inntekter selskapet får, og hvor mye som skal betales i avgifter til staten. Hvert system har sin egen datamaskin. Det er montert prøvesløyfer for å kunne kalibrere måleinstrumentene før eks­ porten. Det er montert en ekstra datamaskin i tillegg til hovedmas­ kinen i tilfelle den skulle svikte. Dataene fra målingene blir behand­ let etter tur. Deretter blir data sendt til prosessovervåkings- og kon­ trollsystemene og til kontrollenheter på land. De sentrale datamaskinene er utstyrt med skjerm og tastatur slik at man kan lese av systemstatus og eventuelt legge inn andre data. I til­ legg kan vi laste inn data fra magnetisk tape. Videre er det skrivere og skjermer for rapporter og alarmstatus.

Hver mengdemålingsenhet er utstyrt med en måleblende, som er en plate med et hull i som blir satt inn i det røret hvor gassen strømmer. På grunn av at gassen kommer til en plate med hull i som gassen skal gjennom, får vi en trykkforskjell på hver side av platen. Dette trykket kalles differansetrykket. Differansetrykket blir sendt videre til en differansetrykkmåler som omformer signalet og sender det videre til datamaskinen.

Vi kan regne ut mengden av gass som strømmer gjennom måleblenden, ved hjelp av følgende formel: Q = k • VP"

Q = strømningen i kubikkmeter per sekund k - en konstant som har med utformingen og konstruksjon av måleblenden p = forskjellen i trykket på hver side av måleblenden

Det viser seg at strømningen er lik en konstant (som ble beregnet da måleblenden ble konstruert) multiplisert med kvadratroten av dif­ feransetrykket. I tillegg måler vi temperaturen, trykket og densiteten til gassen. Ved hjelp av disse målingene regner datamaskinen ut mengden av eksportert gass. I tillegg er det installert hygrometer, duggpunktsmåler og gasskromatograf som overvåker kvaliteten på gassen. På figur 6.1 ser vi hvordan målingen av gassen foregår.

Målestasjon for gass

Figur 6.1 Måling av gass

Oppgaver a Forklar hvilket instrument vi bruker for å måle mengden av eksportert gass. b Forklar hvilke andre faktorer vi må ta hensyn til når vi skal måle gassmengden og hvorfor. c Lag en skisse av en måleblende. d Forklar en differansetrykkmåler. e Forklar hva som hender om hullet i måleblenden ved slitasje skulle utvide seg.

Kapittel 7

Gassinjeksjon Når vi har boret en ny brønn, kan trykket være helt opp i 15 000 psi (1034 bar) nede i reservoaret. Oljen blir presset ut av porene i bergarten og inn mot produksjonsrøret. Brønnen har da en naturlig drivmekanisme. Når vi år etter år tapper ut olje og gass, blir tom­ rommet i brønnen større og større og gassen mister trykket. En måte å få trykket opp igjen på slik at vi får opp mer olje fra reservoaret, er å injisere gass ned i brønnen. Som oftest blir gass med høyt trykk ført ned i brønnen. Når den injiserte gassen kommer ned i brønnen og i kontakt med oljen kan gassen opptre på to forskjellige måter: • gassen blander seg med oljen - «blandbar injeksjon» • gassen blander seg ikke med oljen, men opptrer som en egen fase - «ikke-blandbar injeksjon»

Blandbar gassinjeksjon Ved en blandbar injeksjon danner olje og gass en løsning. For at det skal skje må grenseflatespenningene og kapillarkreftene være null. Når det er tilfellet, gjør gassen det lettere å få mer olje ut av brøn­ nen. Mange gasstyper er lett blandbar med olje, for eksempel: • flytende gasser som etan, propan og butan • våt gass, hvis oljens viskositet og densitet er lav og mengden av etan, propan, butan, pentan og heksan er høy • tørr gass, hvis reservoartrykket er over 200 bar, oljen umettet og innhold av etan, heksan er høyt • karbondioksid (CO2) er effektiv fordi den vanligvis er lett blandbar med de fleste oljetyper • karbondioksid gir også lavere viskositet og høyere permeabilitet i oljen Et problem med karbondioksid er at den er svært korrosiv, og at den kan være dyr å anskaffe. Nitrogen (N?) er ikke så effektiv som karbondioksid, men den er lett tilgjengelig og gjør ikke skade noen steder verken i prosessen eller på utstyr.

Gassinjeksjon

Ikke-blandbar gassinjeksjon Injiserer vi ikke-blandbar gass, opptrer denne gassen i en egen fase. Denne metoden blir mest brukt til å holde trykket på toppen av reservoaret. Det gjør at det skapes en kunstig drivmekanisme som blir kalt ekstern gassdrift.

En slik gass har lav fortrengningseffekt på grunn av følgende: • gass har lav viskositet og er derfor dårlig til å fortrenge olje • gass kan ikke fukte bergarten og strømmer derfor lett gjennom bergarten i de største porene uten å fortrenge særlig mye olje. Denne metoden er derfor ikke noen god løsning

Oppgaver a b c d e f

Hvilke metoder har vi for å injisere gass? Hvilke gasser kan brukes til gassinjeksjon? Hvilke gasser egner seg ikke til gassinjeksjon? Nevn en eksplosjonsfarlig gass. Nevn en oksygenfortrengende gass. Nevn en giftig gass.

Kapittel 8

Produsert vann Når vi skal slippe det produserte vannet tilbake i havet, må vi ta hen­ syn til miljøet og de offentlige kravene. Produsert-vann-systemet renser produsert vann fra hovedprosessen før det kan slippes tilbake til sjøen. Produsert vann kan komme fra følgende • vann fra produksjon av oljen (produsert vann) • fjerning av vann fra oljen (emulsjon, det vil si når oljen og van­ net er blandet sammen) • fjerning av vann fra drenerings systemene • vann fra separatorene • vann fra testseparatorene Figur 8.1 viser et renseanlegg for produsert vann. Vi fører vann fra produsertvann-testseparator, produsertvanntotrinnsseparator og produsert vann fra ett-trinnsseparatoren inn på tre hydrosykloner. Fra hydrosyklonene fører vi vannet inn på en avgassingstank for produsert vann, mens vi leder oljen inn på en avgassingstank for oljeekstrakt før vi fører den tilbake til totrinnsseparatoren eller direkte tilbake til totrinnsseparatoren.

Systemet for behandling av produsert vann er avhengig av følgende: • trykkluftsystemet • kraftfordelingssystemet • lukket avløp • åpent avløp • kjemikaliedoseringssystemet • hydrokarboner

Vi leder produsert vann som kommer fra de forskjellige systemene, inn på hydrosyklonene. Prinsippet for en hydrosyklon er vist på figur 8.2.

Produsert vann

Figur 8.1 Renseanlegg for produsert vann

Kapittel 8

Vi leder det produserte vannet inn på en innløpsmanifold og fordel­ er det til toppen av tre horisontale hydrosyklonen Det oljeholdige vannet kommer inn tangenielt på siden av hydrosyklonen, slik at det oljeholdige vannet får en roterende effekt. Det oljeholdige vannet blir da slynget rundt inne i syklonen. Som vi vet, er olje lettere enn vann. Vannet blir derfor slynget ut til sidene, mens oljen blir værende i midten av syklonen. Sentrifugalkraften kan komme opp i tusen ganger tyngdekraftens aksellerasjon (1G = 9,82 m/s2). Sentrifugalkraften blir dermed 9820 m/s2. Vannet renner langs veg­ gene i trommelen og ledes ut i bunnen, mens oljen samles i midten av trommelen og strømmer ut gjennom en strupeblende. Vi fører igjen oljen tilbake til totrinnsseparatoren for igjen å få fjernet eventuelle vannmengder. På grunn av det høye trykket inn i hydrosyklonen, danner det seg en del gass i vannet, mens oljen blir skilt ut. Vi fører derfor vannet videre til en avgassingstank. Her får vannet hvile rundt to minutter før det slippes tilbake i sjøen. I tillegg har vi installert rør fra avgassingstanken til fakkel for å bli kvitt gassen. Avgassingstanken virker også som en tofaseseparator. Ved utløpet er det kontinuerlige målinger som sjekker om innholdet av olje er innenfor de grensene som myndighetene har satt. Myndighetenes krav til utslipp av oljeholdig vann til sjø er 40 ppm

Produsert vann

i gjennomsnitt over en måned. Vi kan øke separeringseffekten ved å tilsette kjemikalier i syklonen. Når det er nødvendig, spyler vi avgassingstanken med vann for å fjerne sand og annet bunnavfall.

Oppgaver a Forklar hvor mye olje det er tillatt at det vannet som blir ført tilbake i havet, kan inneholde. b Lag en skisse av en hydrosyklon. c Forklar hva myndighetene sier om vann som blir sluppet tilbake i sjøen. d Forklar hvor mange liter olje 40 ppm er av 1000 liter vann. e Regn ut hvor stor akselerasjonen blir hvis du akselererer med en bil fra 0 til 100 km/t i løpet av ti sekunder. f Hvor stor er tyngdeakselerasjonen?

Kapittel 9

Vanninjeksjon Systemet består av følgende: • fmfiltersystem • oksygenfjerningsanlegg • fordelingsanlegg Når vi starter opp en brønn for første gang, er reservoartrykket van­ ligvis høyt. Etter at vi har tappet ut olje og gass, synker trykket i brønnene, og gass- og oljeproduksjonen synker. En metode for å få mer olje og gass opp fra reservoaret er å pumpe ned vann eller for å øke trykket. Den vanligste metoden er å pumpe ned vann.

Sjøvannet som bli pumpet opp fra havet må behandles for følgende: • oksygenfjerning • rensing av sedimenter • tilsetting av kjemikalier • fjerning av partikler og organisk materiale før det kan bli pum­ pet ned i reservoaret igjen. Norsk Hydro bruker produsert vann og grunnvann til vanninjeksjon og trenger derfor ikke å fjerne oksygenet. Hvis vi ikke behandler sjøvannet, er det store sjanser for at porene tettes igjen i bergarten, slik at vanndrivkraften blir redusert og det kan starte groing av uønskede organismer i reservoaret. Etter at vannet har gjennomgått disse prosessene, pumper vi det ned i reservoaret gjennom egne injeksjonsbrønner. Figur 9.1 viser vanninjeksjonssystemet med filtersystem og oksygenfjerningsanlegget.

Sjøvannssystemet sørger for at kraftige pumper pumper vannet opp fra sjøen. Sjøvannet blir så ført inn på finfilteret som er merket 51BCA01A. Finfilteret fjerner partikler og organisk materiale. I tillegg blir det tilsatt en kjemikalie kalt biocid (et klormiddel) for å drepe sulfatreduserende, anaerobe bakterier, det vil si bakterier som lever uten oksygen. Disse bakteriene danner hydrogensulfid (H2S-gass) som kan forårsake store korrosjonsproblemer i oljeproduksjonsutstyret.

Vanninjeksjon

Figur 9.1

Kapittel 9

Filtrering ved bruk av finfilter Hensikten med filtreringen er å fjerne partikler og organisk materi­ ale før vi avlufter og pumper vannet ned i reservoaret. Finfilterpakken består av følgende: • sju parallelle fmfiltre • sju skumgeneratorer • en luftetank • en dagtank for svovelsyre • to doseringspumper for svovelsyre • en syklon

Hvert finfilter har to trinn. Finfilteret er vist på figur 9.2.

Figur 9.2 Finfilter

Vanninjeksjon

Hvert trinn i fmfilteret består av hule filterstaver som er laget av polypropen. Sjøvannet blir ført inn nær bunnen og på utsiden av filterstavene i første trinn. Sjøvannet blir her filtrert ved at det trenger inn i de hule stavene hvor det fortsetter til andre trinn. Den samme filtreringen skjer i andre trinn av filteret. I første trinn fjernes par­ tikler og organisk materiale som er større enn 40 mikron. 1 andre trinn blir partikler og organisk materiale over 10 mikron fjernet. En turbiditetsmåler (partikkelmåler) er plassert både på innløpet og utløpet av filteret for å måle partikkelmengden før og etter filteret. Vi kan tilsette biocid ved innløpet dersom det skulle være nød­ vendig.

Regenerering av finfiltre (rengjøring av finfiltre) Filtrene blir regenerert automatisk når differansetrykket over fil­ trene overstiger 3,5 barg. Det skjer omtrent en gang i uken. Vi pumper svovelsyre fra dagtanken for svovelsyre til skumgeneratoren ved hjelp av doseringspumpen. Fra skumgeneratoren blåses svovelsyren inn på fmfilteret med trykkluft. Når luft blir blandet med svovelsyre, oppnår vi en forstøvningseffekt. Dermed absorbe­ res svovelsyren lettere enn det organiske belegget som dekker filterstavene. Når svovelsyren reagerer med det organiske materialet, brytes dette ned til karbon og vann. Avluftingen av finfiltrene skjer gjennom en syklon. Gassen som avluftes, kan inneholde små mengder med svolelsyre og må derfor luftes til et sikkert og egnet område. Fra fmfilteret blir sjøvannet ført inn på en avdrivningskolonne sammen med skumdemper. Avdrivningskolonnen er vist på figur 9.3.

Vannet som kommer ut fra avdrivningskolonnen, har nå blitt filtrert og tilsatt skumdemper, og blir ført videre inn på ett-trinnsgassutskiller.

Oksygenfjerningsanlegget Oksygenfjerningsanlegget består av følgende: • avdrivningskolonne • ett- og totrinnsgassutskiller • mellomtrinnspumpe • kompressor • nitrogenvasker • oksygenfjerner • gassprøvekjøler • resirkulasjonskjøler • kontrollpanel

Kapittel 9

51 C-VE01 A/51 C-VA01 A AVDRIVINGSKQLONNE OG 1.TR. GASSUTSKILLER

Figur 9.3

Oksygenet i sjøvannet blir så avluftet i ett-trinnsgassutskiller som tilsettes nitrogengass. Nitrogengass er en gass som fortrenger oksy­ genet. Oksygenkonsentrasjonen i sjøvannet etter ett-trinnsgassut­ skiller er mindre enn 10 ppb (ppb = parts per billion). Konsentra­ sjonen av klor er mindre enn 100 ppb. Gassen fra ett-trinnsgassut­ skiller ledes gjennom en dråpefanger til nitrogenvasker. Hensikten med nitrogenvaskeren er å vaske ut saltene som er akkumulert i gassen. Dermed reduserer vi også muligheten til avleiringer. Oksygenfjerneren består av en seksjon som inneholder metallbiter av palladium som er plassert over en vevd aluminiumsnetting. Vi injiserer metanol for at den skal reagere med oksygenet og danne karbondioksid og vann.

Reaksjonsligningen for denne reaksjonen er følgende: 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O Metanol + oksygen = karbondioksid + vann Denne prosessen starter automatisk så lenge temperaturen er over 100 °C. Palladium gjør at reaksjonen fremskyndes. Palladium virk­

Vanninjeksjon

er som en katalysator, og en katalysator gjør at stoffene reagerer hurtigere med hverandre. Vi fører så vannet videre til en ny avdrivn­ ingskolonne. Denne avdrivningskolonnen blir også tilsatt oksygenfri gass sammen med sjøvannet. Deretter fører vi sjøvannet inn på totrinnsgassutskiller for å få den avluftet. Nitrogenet som er tilført, fortrenger resten av oksygenet. Gassen blir igjen ledet ut gjennom en dråpefanger og tilbake til ett-trinnsgassutskilleren. Oksygenfjerneren er vist på figur 9.4.

Injeksjonssystemet består av fire pumper og en høyttrykkspumpe som pumper vannet til vanninjeksjonsmanifoldene, som igjen fører sjøvannet ned til reservoaret. Hver av pumpene har en kapasitet på 625 m?/h og et driftstrykk på 219 barg. Oksygen- og klorinnholdet blir kontinuerlig målt. Kommer konsentrasjonen av oksygen over 10 ppb eller konsentrasjonen av klor over 100 ppb, blir det utløst en alarm slik at vi kan få kontrollert hva som må gjøres for å få ned konsentrasjonen.

Kapittel 9

Vanninjeksjonssystemet er avhengig av følgende: • kjemikaliedosering • sjøvannssystemet • ferskvannssystemet • åpent avløp • trykkluftsystemet • nøytralgassystemet • nødavstengning • hovedkraft Det er viktig å kontinuerlig kontrollere følgende før vannet blir injisert til reservoaret: • vannets surhetsgrad - pH-verdi • temperatur • mengde av partikler i vannet • turbiditet (et mål for hvor mye lys vannet slipper gjennom). Turbiditetsmåleren indikerer partikkelmengden i sjøvannet før og etter filteret. Blir ikke vannet behandlet riktig, kan følgende problemer oppstå: • Vannet kan sette seg fast i porene og vi får plugging • Korrosjon hvis oksygenet reagerer med bergarten • Beleggdanning. Sjøvann og formasjonsvann inneholder en rekke salter og mineraler i ioneform. Hvis disse reagerer med hveran­ dre, kan det dannes belegg. • Bakteriedanning som fører til korrosjon og eventuelt danning av H^S (hydrogensulfid er korroderende, giftig og eksplosiv).

For å bli kvitt bakteriene bruker vi derfor blant annet: • oksygenfjerning • ultrafiolett lys • klorering • bruk av kjemikalier som biocider

Oppgaver a b c d e f g h

Forklar hvorfor det er viktig å fjerne oksygenet fra sjøvannet. Forklar hva er H2S-gass. Finn ut mange prosent oksygen det finnes i vanlig luft. Finn ut mange prosent nitrogen det finnes i vanlig luft. Er svovelsyre giftig, etsende eller eksplosjonsfarlig? Forklar hva anaerobe er. Forklar virkemåten til fmfilteret. Finn ut hvilket stoff polypropan er.

Kapittel 10

Gassventilering og fakkel Gassventilering og fakkel skal sørge for følgende: • beskytte prosessutstyr mot overtrykk ved systemsvikt og brann • samle hydrokarboner og væsker fra trykkavlastningssystemet ved normal drift og i nødsituasjoner lede gassen til fakkelen. Gassventilasjonssystemet og fakkel er avhengig av følgende: • kraftfordelingssystemet • hydraulikksystemet • instrumentsystemet • brenngassystemet • nøytralgassystemet

På en plattform finnes det mange tanker som inneholder olje og gass med forskjellige temperaturer og trykk. Fra disse tankene er det montert rør ut til fakkelen for at vi skal kunne avlaste trykket i et nødstilfelle eller når vi skal foreta vedlikehold. Blir det nødvendig med en trykkavlastning, er det store mengder gass som strømmer ut. For at ikke gassen skal komme på avveier, setter vi fyr på den når den strømmer ut av fakkelen.

Fakkelen er montert i toppen av en fakkelbom som står på utsiden av fakkelen. Høyden på fakkelbommen som er vist, er brukt på Snorre-plattformen. Den er 68 meter høy og er reist 68° ut fra platt­ formen for å hindre at brennende væske skal kunne renne ned på plattformen. Det er også installert mengdemålere som måler hvor mye gass som eventuelt blir ført ut til fakkelen. Gassventileringssystemet og fakkelen består av følgende: • høyttrykksrørsystem med samlerør (HT = høy trykk) • lavtrykksrørsystem med samlerør (LT = lav trykk) • væskeutskillingstanker for utskilling av væsker • atmosfærisk ventilasjonssystemer • lavtrykksrør for gass til pilotbrenneren • instrumentluft til tennsystemet • brenngass eller nitrogen til spyling av rørsystemene

Høyttrykkssystemet Høyttrykksrørsystemet består av rør som leder gass og væske fra høyttrykkstankene og frem til væskeutskilleren og deretter til fakkelbrenneren. Høyttrykksrørene er konstruert for å tåle et trykk

Kapittel 10

som overstiger 12 barg, og er laget med spesialstål for å tåle eventuelle temperaturendringer og trykk. På grunn av at det ikke må komme luft inn i rørsystemene, spyler vi rørene kontinuerlig med brenngass eller nøytralgass (nitrogen) for å unngå innsug av luft. Er rørene fylt med gass over den øvre eksplosjonsgrensen (ØEG = øvre eksplosjonsgrense), kan det ikke ta fyr inne i rørene og eventuelt utløse en eksplosjon. Er rørene fylt med nitrogen, blir luften (oksy­ genet) fortrengt slik at det ikke er mulig at gassen tar fyr eller eksploderer.

Lavtrykkssystemet Utstyret i lavtrykkssystemet er laget for å kunne motta gass og væske med et trykk på under 12 barg. Lavtrykksrørsystemet er bygd opp på samme måte som høyttrykkssystemet, men med rør av en lavere trykklasse.

Felles for begge systemene På toppen av fakkelen brenner det en liten pilotflamme som tenner gassen når den kommer ut. For å tenne pilotbrenneren er det installert et tenningssystem for fakkelen. Ved å tilføre brenngass og instrumentluft til brenneren tenner vi den ved hjelp av en tennplugg. Flammen flytter seg så opp til pilotbrenneren. Det er mulig å bruke propangass fra gassflasker i tilfelle brenngass ikke er tilgjengelig. Skulle pilotflammen slukne, vil den bli tent igjen automatisk. Mislykkes dette tre ganger, går det en alarm til kontrollrommet.

Det er installert varmeelementer i væskeutskillertankene som skal hindre frysing av væsken ved lave temperaturer ute og lave tempera­ turer ved nedkjøling på grunn av trykkavlastning. Ved normale driftsforhold varmer varmelementene opp væsken slik at de letteste komponentene i væsken fordamper. Fakkelbrenneren er felles for høyttrykks- og lavtrykksavlastningssystemene. En av de mest kri­ tiske situasjonene som kan oppstå på en plattform, er at væskeutskilleren for fakkelen blir fylt med væske, slik at det kommer væske ut på fakkelbrenneren. Brennende væske vil da renne ned på sjøen og fortsette å brenne der. Figur 10.1 viser gassventileringssystemet og fakkelen. Figur 10.1 (se side 53) Forklaring til figuren: LI (/eve/ indicator) står for nivåindikator,TT (temperature transmitter), står for temperatur-transmitter, LC (/eve/ controller) står for nivå regulator, PC (pressure controller) står for trykkregulator. Fra TT til varmekontrollen går det en linje med en E tegnet inn på linjen. Det betyr at det er et elektrisk signal. Fra en av LC-ene og til ventil 43&-LV056 går det stiplet linje. Det betyr at

det er en instrumentluft (pneumatisk) i røret. Fra tankene og direkte til andre instrumenter er det en heltrukket linje. Det

betyr at det er selve væsken fra tanken som er i røret.

GASSVENTILERINGSSYSTEM OG FAKKEL

Gassventilering og fakkel

Kapittel 10

a b c d e f

Forklar hva som er forskjellen på HT- og LT-systemet? Forklar hva fakkelsystemet består av. Forklar hvorfor gassen brennes. Finn ut hva NEG og ØEG betyr. Forklar hvorfor rørene til fakkelen kontinuerlig blir spylt. Forklar hvor stort trykk lavtrykksystemet er laget for å tåle.

Kapittel I I

Kraftfo rsy n i n gssyst e m et Formålet med å produsere elektrisk kraft på plattformen er at det skal være nok kraft til boreutstyr, produksjonsutstyr, hjelpesyste­ mer, varme, evakueringssystemer, datamaskiner, instrumentsystemer, ventilasjon, lys. bysse og lignende.

Det finnes flere systemer for dette, som • hovedgeneratorer, som produserer kraft til samtlige forbrukere • nødgeneratorer, som skal produsere strøm i en nødsituasjon • batteri til reservekraft • avbruddssikker strømforsyning (eng.: unbreakable power supply = UPS)

Hovedgeneratorer Hovedgeneratorene kan bli drevet av diesel eller gass. Gassen hen­ ter vi fra produsert gass på plattformen. Vanligvis er dette genera­ torer som leverer høyspenning som kan være på 11 000 volt. De elektrikerne som arbeider med spenninger over 1000 volt vekselspenning eller 1500 volt likespenning, må ha en spesiell utdanning og høyspenningssertifikat for å få lov til å arbeide med slike spen­ ninger. De rom som inneholder høyspenningsutstyr, skal være avlåst, og bare personer med spesialtillatelse har adgang til disse rommene.

Hvis uttaket av strøm blir så høyt at det er fare for at hovedgenera­ torene faller ut på grunn av overstrøm, trer lastavkastningssystemet i funksjon. De kobles de minst viktige belastningen ut, som: • vanninjeksjonspumper • gasskompressorer • eksportkompressorer • oljeledningsspumper • bysse og lignende

Transformatorer Store transformatorer transformerer høyspenningen ned til den spenningen utstyret er basert på. Transformatorene består av to sett med kobberviklinger. Høyspeningen kommer inn på høyspenningssiden, som blir kalt primærsiden, og transformert ned til en lavere spenning på lavspenningssiden, som blir kalt sekundærsiden.

Kapittel I I

Hvor mye spenningen blir transformert ned, er avhengig av blant annet hvor mange viklinger det er på primær- og sekundærsiden av transformatoren.

Formelen for hvor mye en transformator transformerer ned spen­ ningen er avhengig av blant annet antall viklinger.

U| = N|i u2 n2 hvor Uj = U2 = N] = N2 =

spenningen på primærsiden spenningen på sekundærsiden antall viklinger på primærsiden antall viklinger på sekundærsiden

Boreutstyr bruker ofte 660 volt og 440 volt. Enkelte motorer bruker også høyspenning, andre 440 volt eller 230 volt, og noen kan være frekvensstyrt. På enkelte eldre plattformer blir det i tillegg brukt likestrømsgeneratorer for supplering av strøm og spenning til en del boreutstyr. Frekvensen som blir brukt i Nordsjøen, er 60 Hz, som også blir brukt om bord i skip. På nyere installasjoner har en nå be­ gynt å bruke 50 Hz. På land bruker vi en frekvens på 50 Hz. Forskjellen mellom 50 og 60 Hz er at med 60 Hz svinger vekselspenningen litt raskere. Hadde frekvensen på lysnettet vært 25 Hz (som den tidligere var i blant annet Odda), ville vi sett en vanlig glødelampe blinke i takt med frekvensen.

I tillegg er frekvensen med på å bestemme hastigheten på motorer. En motor som er beregnet på 50 Hz, vil gå litt raskere hvis den ble tilført 60 Hz. Fra generatorene går det kabelgater med ledninger til hovedfordelingstavler og transformatorer. Fra disse går det igjen kabelgater med kabler til underfordelingene. Underfordelingene supplerer igjen det elektriske utstyret. Det er strenge regelverk for drift av det elektriske anlegget.

For å verne utstyr og generatorer er det installert en mengde utstyr, blant annet: • kortslutningsvern som sikrer generatorene ved kortslutning på ledningsnettet • overstrømsvern som sikrer ved overbelastning • retureffektvern som sikrer hvis en generator blir tilført effekt • underspenningsvern som sikrer hvis spenningen blir for lav • underfrekvensvern som sikrer hvis frekvensen blir for lav • overspennsvern som sikrer hvis spenningen skulle bli for stor • jordfeilvarsling ved jordfeil • jordfeilbrytere som slår ut ved jordfeil

Kraftforsyningssystemet

Noen av forskriftene for elektriske anlegg: • Forskrifter for maritime anlegg • Sikkerhetsforskrifter for arbeid i lav spenningsanlegg • Driftsforskrifter for høyspenningsanlegg • Oljedirektoratets forskrifter • Forskrifter for elektriske bygningsinstallasjoner § 808 Installasjoner i eksplosjonsfarlige områder • Forskrift om faglig utdanning • Sjøfartsdirektoratets, Televerkets, Luftfartsverkets, Direktoratet for brann- og eksplosjonsverns forskrifter I tillegg er det krav om sertifikater for å arbeide med det elektriske anlegget. Kravene for å få disse sertifikatene finnes i forskrift om faglig utdanning. Elektrikere og automatikere som arbeider med det elektriske anlegget, må hvert år gå på lovbestemte repetisjonskurs for sikkerhet med hensyn til arbeid på elektriske anlegg, og på førstehjelpskurs.

Nødgeneratorer I tillegg til hovedgeneratoren er det installert nødgeneratorer. Nødgeneratorene starter automatisk opp i tilfelle hovedgeneratorene skulle stanse. Det er ikke nok kraft i nødgeneratorene til å drive alle systemene på plattformen, så hvis hovedgeneratorene av en eller annen grunn skulle stanse, er det bare nok kraft til å drive de systemene som er nødvendig i en nødsituasjon. Det skal være nok diesel på dagtanker til å drive nødgeneratorene i 24 timer. Nødgeneratorene blir vanligvis testet en gang i uken. Følgende systemer er tilkoblet nødtavlen: • nødlys • brann og gassdeteksjon • alarm og kommunikasjon • NAS-systemet • heiser • helikopterlys • hjelpevannssystemet • hjelpesystem for nødgenerator og tavler • lensepumper • livbåtbatterier og motorvarmere • nødventilasjon • viktig utstyr for boring som sementeringsystemet, borevæske, blandingssystemet • ventilasjon i boligkvarter • ferskvannssystemet • kjøle- og frysemaskineri • trykkluftsystemet • dieselsystemet • hydraulikkpakker for undervannsbrønner • navigasjonslys og -lyd

Kapittel I I

Batterier Batterier er installert for å ta seg av en del utstyr som navigasjonslys og -lyd, evakueringslys, radiorom, avbruddsfri strømforsyning og eventuelt andre viktige forbrukere. Batterier blir vanligvis kon­ trollert en gang i uken.

Avbruddsfri strømforsyning Avbruddsfri strømforsyning forsyner utstyr som ikke tåler brudd i strømforsyningen, så som datamaskiner, nødavstengningssystemet, brann- og gassvarslingssystemene osv.

Utstyr i eksplosjonsfarlige områder Utstyr som vi skal installere i eksplosjonsfarlige områder, må vi konstruere slik at det ikke kan slå gnister. Vi kommer tilbake til dette i kapittelet som omhandler soneklassifisering. Figur 11.1 viser et enlinjeskjema for kraftsystemet på Snorre-plattformen.

Figur I l.l Forenklet enlinjeskjema

Hovedgeneratorene leverer en spenning på 11 kV (tilsvarer 11 000 V). Det er installert tre hovedgeneratorer som hver kan levere 25 MVA (som tilsvarer 25 000 kW). En husholdning trenger vanligvis mak­ simalt 5 kW (5000 W) i gjennomsnitt, det vil si at en generator

Kraftforsyningssystemet

kunne ha gitt nok strøm til 5000 leiligheter. Denne spenningen blir nedtransformert til 660 volt til undertavler. Fra disse tavlene blir igjen spenningen nedtransformet til 230 volt hvor det er nødvendig. I tillegg er det installert to nødgeneratorer som hver er på 2,5 MVA og leverer en spenning på 660 volt.

Oppstart av en kald plattform Hvis plattformen av en eller annen grunn er totalt nedstengt og vi skal starte den opp igjen, må vi gjøre det i en spesiell rekkefølge som følger: • nødgeneratorene startes ved hjelp av startbatterier eller trykkluft • sjøvannspumpene startes • kjølevannssystemet startes • luftkompressorene startes • dieselsystemet startes • hovedgeneratorene startes

Oppgaver Hva er grensen for høyspenning? Hva menes med nødgenerator? Hvor lenge skal en nødgenerator kunne levere kraft? Hvor ofte blir nødgeneratorene kjørt? Hvilke forskrifter gjelder for det elektriske anlegget? Hvilken frekvens brukes på plattformer? Regn ut hvor mange leiligheter en av nødgeneratorene kan forsyne med strøm. h Forklar hvorfor det blir produsert høyspenning på en plattform. i Forklar hva du har lov til å utføre på et elektrisk anlegg? j Forklar hvem som er ansvarlig for at det elektriske anlegget er i forskriftmessig stand. k Forklar hvordan du ville ha startet opp en kald plattform. 1 Forklar hva som kan skje hvis du eller en arbeidskollega blir utsatt for strømgjennomgang. m Forklar hva du ville ha gjort om en arbeidskollega hadde blitt hengende fast på en strømførende skinne i et fordelingsskap. n Finn ut hvor mye kaffetrakteren din hjemme bruker i watt. o Finn ut hvor mye kraft du ville brukt hjemme om du hadde satt på alt elektrisk utstyr. a b c d e f g

Kapittel 12

Sj øvan n ssyste m e t Sjøvann brukes til følgende systemer (prioriterte forbrukere er mer­ ket med en stjerne (*): • * kjøling av kjølemedier • ferskvannsproduksjon • * boresystemet • * brannvann • diesel og slambrennere • vanninjeksjonssystemet • elektrokloringspakken • fordelingsnett for spylevann • * nødgeneratorer • * ventilasjonssystemet Sjøvannet blir sugd opp ved hjelp av tre sjøvannsløftepumper fra 70 meter under havoverflaten. (70 meter LAT, som betyr laveste astro­ nomiske tidevann). Deretter blir det tilsatt hypokloritt og ført gjen­ nom en innløpssil på kjellerdekket. På kjellerdekket filtrerer vi sjø­ vannet gjennom et grovfilter før det blir levert videre til forbru­ kerne.

Grovfilter Grovfilteret fjerner alle partikler som er større enn 100 mikron. Filteret består av faste vertikale rørsegmenter. Differansetrykket over dette filteret blir målt kontinuerlig. Blir differansetrykket mer enn 0,5 barg, startes automatisk en tilbakespylingsprosess som renser filteret. Sjøvann som skulle ha gått gjennom filteret, blir ledet tilbake i sjøen uten at vi stopper noen pumper. Fordelingstrykket til forbrukerne ligger mellom 11,5 og 14 barg avhengig av forbruket. Det er i tillegg to hjelpesjøvannspumper, A og B, som har sitt eget sjøvannsinntak, hypokloritt-tilsetningssystem og innløpssil. Reduserer vi forbruket, blir det overskytende sjø­ vannet sluppet tilbake i sjøen. Omtrent 75 prosent av sjøvannet blir brukt av vanninjeksjonssystemet. Sjøvannssystemet er avhengig av følgende systemer: • kjemikaliedosering • trykkluftsystemet • hydraulikksystemet • hovedkraft • nødkraft

Sjøvannssystemet

For at vi skal unngå groing i pumper og rør spyler vi dem med det sjøvannet som tilføres på trykksiden av de sjøvannspumpene og hjelpesjøvannspumpene som ikke er i bruk.

Hjelpesjøvannspumpene Hvis hovedgeneratorene er ute av drift, er det hjelpesjøvannspum­ pene som leverer sjøvann. Hjelpesjøvannspumpene starter automa­ tisk når nødgeneratoren startes. Hjelpesjøvannspumpene er plasseA i hvert sitt pumperom av sikkerhetsmessige grunner. Pumpe A suger da opp sjøvannet til en sjøkasse som er 35 meter under havoverflat­ en. Hjelpesjøvannspumpe B løfter så sjøvannet videre gjennom innløpssil. Der blir det tilsatt hypokloritt og ført videre til forbru­ kerne gjennom grovfilteret. Sjøvannssystemet blir styrt fra hovedkontrollrommet. Her kan vi også avlese temperaturer, trykk og mengde. I tillegg er det alarmer for temperatur, trykk og lav leveringsmengde.

Oppgaver a b c d

Forklar hvordan sjøvannet blir tatt om bord i plattformen. Forklar hva sjøvannet blir brukt til. Forklar hva som skjer hvis hovedgeneratorene stanser. Finn ut hvilke systemer som er mest avhengig av sjøvannssys­ temet. e Finn ut hvorfor sjøvannet blir tilsatt hypkloritt.

Kapittel 13

Kjølemedium Vi bruker kjølevæske til å senke temperaturen på blant annet olje og gass. Kjølevæskesystemet er delt inn i to systemer, ett system for prosessanlegget og ett for hjelpesystemene. På noen plattformer er kjølevæskesystemet delt inn i ett system for bruk i eksplosjons­ farlige områder og ett system for bruk utenfor eksplosjonsfarlige områder. På Snorre-plattformen har hvert system et eget fordel­ ingsnett, men felles sirkulasjonspumper. Kjølevæsken som brukes er en blanding av 35 % trietylenglykol (TEG) og resten ferskvann. I tillegg er det tilsatt korrosjonshemmer. Minker kjølevannet, må vi etterfylle med ferskvann, trietylenglykol og korrosjonshemmer. Kjølevannssystemet er avhengig av følgende: • kraftforsyningssystemet • ferskvannssystemet • trykkluftsystemet • glykolsystemet • sjøvannssystemet • kjemikalidoseringssystemet og hydrokarboner • gassventilering og fakkel • system for åpent avløp Kjølevannssystemet består av følgende komponenter: • ekspansjonstank for kjølevæsken • kjølevæskekjølere • kjølevæskepumpe • rør og ventiler

Ekspansjonstank for kjølevæsken Ekspansjonstanken er plassert på et nivå høyere enn kjølevæskekjølerne. Det gjør at alle kjølerne alltid vil være fylt med kjølevæske. Skulle det oppstå en gasslekkasje i en av kjølerne, blir gassen ført til ekspansjonstanken. En gassdetektor gir da alarm til kontrollrommet. På grunn av denne faren spyles ekspansjonstanken kontinuerlig med nøytralgass.

Kjøling av kjølevæske Gjennomsnittemperaturen på returkjølevæsken er rundt 30 °C når den kommer fra kjølerne. Returkjølevæsken blir så kjølt ned i en

Kjølemedium

platevarmeveksler til 18 °C ved hjelp av sjøvann før det blir ført tilbake til ekspansjonstanken. Sjøvannet holder en temperatur på fra 3 til 9 °C året rundt.

Kjølevæskepumpen Kjølevæskepumpene er sentrifugalpumper. Pumpene øker trykket til 7,6 barg når det leveres ut til forbrukerne.

Kjøling av prosessystemene Ved hjelp av et felles fordelingsrør leveres kjølevæske til følgende: • glykolkjøler • eksportkjøler • innløpskjøler for gasstørker • gasskjøler

Kjøling av hjelpesystemene Kjølevannspumpene leverer kjølevæske til et felles manifoldsystem for hjelpesystemene som består av: • boreslamspumper • trykkøkningspumper for kjølevæske i boresystemet • trykkøkningspumper for diesel- og slambrenningssystemet • nedpumping av utstyr • hjelpekjølere for kompressor • hjelpekjølere for eksportgasskompressor • vanninjeksjonspumper • oksygenfjerningsanlegget • kjølere for luftkompressor • kjølere for etterfyllingskompressor • nøytralgassystemet • hydraulikksystemet • smøreoljekjølere for gassturbin • smøroljekjøler for hovedgenerator • luftkjøler for stator, hovedgenerator • smøre og tetningskjølere, motor for oljerørledningspumpene Av disse brukerne er hovedgeneratoren den viktigste.

Nødd rift Hvis hovedgeneratorene stopper, er det mulig å kjøre to av kjøle­ vannspumpene fra nødtavlen som da blir supplert fra nødgenera­ torene.

Kapittel 13

Figur 13.1 viser hvordan kjølevannssystemet er bygd opp på Snorre-plattformen.

Figur 13.1

Kjølemedium

Oppgaver a b c d e

Forklar hva kjølevannet består av. Finn ut temperaturen på sjøvannet i dag. Forklar hva som menes med hjelpesystemer. Forklar hvorfor det blir blandet TEG i kjølevannet. Hva betyr 7,6 barg?

Kapittel 14

Kjemikalier Vi kan bruke mange forskjellige separasjonsmetoder for å separere væskeblandinger, som: • dekantering (utskilling ved hjelp av tyngdekraften - samme metode vi bruker til å skille ut bunnfallet fra en flaske vin). • sentrifugering • filtrering • pressing • sykloner • utsalting • flotasjonsapparater • krystallisering • utfrysing • tørking • destillasjon • utluting Det finnes mange flere metoder for å skille stoffer. Vi kan også bruke kjemikalier for å skille olje og vann raskere. Det blir brukt mange forskjellige kjemikalier i Nordsjøen.

Kjemikalier blir tilsatt blant annet for følgende: • hindring av uønskede kjemiske og biologiske prosesser. • som frysemiddel • hindring av avleiring • hindring av korrosjon • hindring av bakteriegroing • skumdempningsmiddel • fjerning av oksygen • nedbryting av vann/olje-blandinger (emulsjoner) • utfelling av partikler i væsker (dekantering, i noen tilfeller tilset­ ter vi også et klargjøringsmiddel) • separering av væsker • utfelling av partikler i rør og utstyr • minsking av skumlaget i separatorer hurtigere Kjemikaliene blir fraktet med forsyningsbåter til plattformene i fat eller i transporttanker. Det er strenge krav til merking, behandling og oppbevaring av kjemikalier. I tillegg skal det finnes papirer på hva kjemikalene inneholder, hvordan de skal behandles, og eventuelt hva vi skal gjøre hvis det skjer et uhell med kjemikalier.

Kjemikalier

CAS-nummer Et CAS-nummer angir identifikasjonsnummer til et stoff (CAS står for Chemical Abstract Service.) CAS-nummeret er til hjelp for å finne frem til stoffer som har forskjellige navn på forskjellige språk. Vi kan finne igjen navnet på et stoff med flere forskjellige CASnumre. Det presiseres derfor at normverdien er knyttet til stoffnavnet, og ikke til det CAS-nummeret som er oppgitt.

Kjemikalier som blir brukt i Nordsjøen Avleiringshemmende middel Kjemikalieblandingen vi bruker her, er basert på organiske fosforforbindelser. Det vanligste avleiringsmiddelet er kalsiumkarbonat (CaCO2) fra det produserte vannet. Kjemikalieblandingen blir tilsatt i produksjonsrørledningene for å hindre avleiringer og voksdanning som kan tette igjen rørene. Ved nedstengning i en krisesituasjon kan avleiringer skape problemer med stengningen. Det er derfor svært viktig å fjerne avleiringene før de gjør skade. Avleiringer kan også forekomme i reservoaret og i produksjonsrørene.

Emulsjonskjemikalier Vi kaller to væsker som ikke løser seg fullstendig med hverandre, en emulsjon. Olje og vann er et eksempel på en emulsjon. For å sep­ arere slike blandinger må vi tilsette en kjemikalie som skiller olje og vann raskere.

Korrosjonshindrer Korrosjonshindreren vi bruker er basert på organiske komponenter blir tilført inne i rørene. For å hindre korrosjon på utsiden av rørene bruker vi katoder. Vi finner stoffer som karbondioksid (CO2S) og hydrogensulfid (H2S) i reservoaret, og de er hovedårsaken til at vi må tilføre korrosjonshindrer.

Bakteriocid (biocid) Bakteriocid brukes til å hindre korrosjon og bakterievekst i vann og hydrokarbonsystemer.

Kapittel 14

Vann som blir brukt til vanninjeksjonen, blir også tilsatt bakteriocid. Bakteriocid dreper sulfatreduserende bakterier som forårsaker kor­ rosjon i rør og tetter reservoaret.

Skumdempningsmiddel Skumdempningsmiddel kan være stoffer som polyglykol eller sinkbaserte stoffer. De brukes for å dempe skummet i hovedprosessen og skumming i separatorer for olje og vann. Videre blir skumdempningsmiddelet tilsatt i vannet som blir brukt til vannin­ jeksjon. Det finnes flere typer skumdempningsmidler.

Metanol Metanol er et middel som brukes for å hindre hydrater i brønnho­ dene og i gassen som blir eksportert. I tillegg blir metanol tilført for å holde trykket i produksjonsbrønnene via utlignings- og nedblåsningsmanifoldene. Metanolen som blir levert til plattformen av forsyningsbåter, blir pumpet opp gjennom fleksible slanger til lagertanken for metanol. Fra lagertanken for metanol blir metanolen pumpet videre til de forskjellige systemene. Lagertanken for metanol er beskyttet med brannhemmende isolasjon. Det samme er rørene som fører metanolen til metanolpumpen. Metanol er en svært ildsfarlig væske, og det samme er metanoldampen. Det blir en svært eksplosiv atmosfære når metanoldamp blir blandet med luft. Flammepunktet for metanol er på 11 °C. I tillegg er metanol svært giftig og må behandles deretter. Inhalering av metanoldamp er svært helseskadelig. Drikking av metanol i små mengder kan føre til blindhet eller død. Det er umulig å kjenne forskjell på smaken på etanol og metanol. Motgiften til metanol er etanol, som er det vi kjenner som alkoholen i brennevin.

Hypokloritt (natriumhypokloritt) Hypokloritt blir produsert i kloranlegget på plattformen. Prosessen settes i gang ved hjelp av klor og elektrolyse av sjøvann. Hypokloritt lagres i klortanken hvor en vifte ventilerer hydrogen­ gassen til et sikkert område. Hypokloritt tilsettes kloakkanlegget, ballastsystemet og sjøvannssystemet for å hindre bakterie- og alge­ vekst.

Kjemikalier

Oksygenfjerner Oksygenfjerner tilføres vanninjeksjonssystemet for å fjerne rester av oksygen og klor. Norsk Hydro har nå begynt å bruke produsert vann og vann fra reservoaret til vanninjeksjon. Dette vannet inneholder ikke fritt oksygen og kan derfor injiseres tilbake i brønnene uten fare for tilsetting av oksygen i reservoaret.

Glykol Glykol er en frysevæske og et middel som trekker til seg vann. Derfor brukes glykol som et middel til å fjerne vann fra våtgassen.

Trietylenglykol (TEG) Trietylenglykol er et middel som brukes til å blande med ferskvann for å få kjølevann. Ved tilsetting av trietylenglykol senkes også fry­ sepunktet for kjølevannet. Kjemikaliene som blir brukt, må vanligvis blandes med andre væsker før vi tilsetter den i prosessen. Det er her viktig at det blir brukt rett blandingsforhold. Til dette bruker vi doseringspumper og elektriske blandere. De fleste kjemikaliene blir blandet med diesel før vi tilsetter dem prosessen. Kjemikalier som blir brukt til fer­ skvann, blandes med ferskvann før det tilsettes. For samtlige kjemikalier som finnes på en plattform, skal det finnes produktdatablad som er lett tilgjengelig om bord.

Helse, miljø og sikkerhetsdatablad Følgende data skal være oppgitt for de kjemikaliene som finnes om bord: • • • • • • • • • • • • •

handelsnavn på produktet, leverandør kjemisk sammensetting viktige faremomenter førstehjelpstiltak tiltak ved brannslukking tiltak ved søl og lekkasje sikker håndtering og oppbevaring vernetiltak fysiske og kjemiske egenskaper stabilitet og reaktivitet helsefareopplysninger miljøopplysninger fjerning av rester og avfall

Kapittel 14

• • • •

transport og emballasje opplysninger om lover og forskrifter andre opplysninger for brukernes helse og sikkerhet egne notater

I vedlegget finner du et datablad for metanol som er ferdig utfylt.

Oppgaver a b c d e f g h i

Hvilket verneutstyr vil du bruke når du behandler kjemikalier? Hvor finner du datablad for kjemikaliene? Hva menes med en emulsjon? Hvordan bør kjemikaler oppbevares? Hvilke data skal et produkt datablad inneholde? Nevn noen giftig kjemikalier. Nevn noen eksplosjonsfarlige kjemikalier. Nevn noen etsende kjemikalier. Hvem har ansvaret for kjemikalier om bord?

Kapittel 15 o

Apen drenering Det er vanligvis to separate systemer for det åpne dreneringssystemet. Ett system tar seg av avløpet fra det eksplosjonsfarlige området og ett fra det ikke-eksplosjonsfarlige området.

På Snorre-plattformen er det følgende systemer: • et system for åpent avløp med to sumptanker • et system for det eksplosjonsfarlige området med en sumptank • et system fra boreområdet med egen sumptank Sumptankene er delt inn i fire kamre og består av sumppumpe, varmeelementer og en platepakke. Vi dumper det rene vannet i sjøen, mens det oljeholdige vannet pumpes til spilloljetanken. Sumptanken for ikke-eksplosjonsfarlig område blir ventilert til atmosfæren. Sumptanken fra det eksplosjonsfarlige området blir ventilert til fakkelen. Vi spyler alle sumptanker med nøytralgass for å hindre en eksplosiv atmosfære i dem. Videre er det montert vannlås som hindrer gass i å spre seg i systemet.

Systemet er avhengig av følgende: • gassventilasjon og fakkel • system for lukket avløp • trykkluftsystemet • nøytralgassystemet • kraftfordelingssystemet • instrumentsystemet Apent avløp består av følgende hovedkomponenter: • sumptank for oljeholdig vann fra eksplosjonsfarlig område • sumptank for oljeholdig vann fra ikke-eksplosjonsfarlig område • sumppumper for oljeholdig vann • varmeelementer • platepakker

Tillatt oljekonsentrasjon i vannet som dumpes i sjøen, er også her 40 ppm i gjennomsnitt i måneden. Regnvann og spylevann fra områder hvor det ikke er fare for hydrokarboner, ledes direkte i sjøen.

Kapittel 15

Sumptanken for eksplosjonsfarlige omrader Sumptanken i eksplosjonsfarlige områder er laget for å kunne behandle 90 m3 oljeholdig vann med en konsentrasjon på 2650 mg/1 i timen. Sumptanken har innløp ifra: • glykoltanken • overløp fra spilloljetanker • drenering øvre dekk • drenering fra kjellerdekk Det er videre satt inn væskelås for å hindre at gass strømmer tilbake i systemet. Varmeelementene er konstruert for å holde temperaturen i tankene mellom 5 og 10 °C ved en omgivelsestemperatur på -8 °C. Inne i sumptankene er det montert inn en platepakke som består av skråstilte korrugerte plater som står tett sammen. Mellom platene vil oljedråpene stige opp til overflaten. Sand og uønskede partikler glir ned i bunnen av tanken. Oljen fra toppen av tanken renner videre over en avskummingskant og ned i et samlekammer for olje. Herfra blir den pumpet til spilloljetanken. Fra nedre del av sump­ tanken dreneres så rent vann, som deretter blir dumpet i sjøen.

Følgende utstyr dreneres direkte til spilloljetank: • gasskompressorer • eksportgasskompressor • nitrogenkompressor • hydrolikkpakker • målestasjon for olje • rørledningspakker

Sumptank fra ikke-eksplosjonsfarlige omrader Sumptank fra ikke-eksplosjonsfarlige områder har innløp fra føl­ gende utstyr: • dryppskål for jetdrivstoff og pumpe • øvre og mellomdekk • kjellerdekk

Figur 15.1 viser åpen drenering på Snorre-plattformen.

Forkortelsen TT (eng.: temperciture transmitter) står for temperaturomformer. Temperaturomformeren omgjør temperaturen i tanken til et elektrisk signal som varierer mellom 4 og 20 mA (milliampere). Dette signalet går så til kontrollpanelet, som igjen styrer varmeelementet.

Åpen drenering

Figur 15.1

Kapittel 15

Forkortelsen LI (eng.: level indicator) står for nivåinclikator som angir nivået i tanken. Dette signalet styrer igjen pumpelogikken for pumpene som pumper spilloljen videre til spilloljetanken.

Oppgaver a Forklar forskjellen mellom spillvann/olje fra eksplosjonsfarlig område og ikke-eksplosjonsfarlig område? b Forklar hvorfor blir det tilført nøytralgass til sumptankene. c Forklar hvordan oljen blir separert fra vannet. d Forklar hvorfor er det varmeelementer i sumptankene. e Hvor mye olje tror du det vil bli tillatt å ha i vannet som dumpes i sjøen om noen år? f Hva tror du vil skje hvis det blir dumpet oljeholdig vann i sjøen som er over den oljekonsentrasjonen som myndighetene har satt som grense? g Når du tar oljeskift på bilen, hva tror du skjer med den gamle oljen? h Hva tror du som skjer med den oljen som går til spilloljetanken. i Hva betyr LI?

Kapittel 16

Lukket avløp Systemet for lukket avløp mottar hydrokarboner og vann med gass fra følgende systemer: • tanker • separatorer • utskillere • pumper • rør og instrumenter som dreneres Grunnen til at systemet er lukket, er at dreneringen kommer fra utstyr som er trykksatt. Systemet mottar også væske fra ikketrykksatt utstyr.

Systemet for lukket avløp er avhengig av følgende: • separasjonsutstyr • gassventilering og fakkel • brenngassystemet • system for åpent avløp • trykkluftsystemet • hovedkraft • instrumentsystemet Systemet har følgende hovedkomponenter: • avgassingstank for lukket avløp • spilloljetank • varmeelement Systemet for lukket avløp er konstruert for å kunne drenere 70 m3 i timen.

Avgassingstan ken Hydrokarbonholdig væske blir drenert gjennom samlerør og naturlig fall til avgassingstanken. Drenert væske trykkavlastes, og gassen ledes til LT-fakkel.

Spilloljetank Fra avgassingstanken leder vi væsken til spilloljetanken sammen med væske fra åpent avløp. Spilloljetanken er delt inn i to kamre som kan isoleres fra hverandre. I tillegg er det montert inn et

X

v c■ 1

ENGINEERING

Kapittel 16

t

CL

Figur 16.1 Lukket avløp for Snorreplattformen