Aktiv regulering for å unngå slugging: Erfaring fra forsøk på Tiller og implementasjon på Gullf...
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 21

Innhold PowerPoint PPT Presentation


  • 108 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Aktiv regulering for å unngå slugging: Erfaring fra forsøk på Tiller og implementasjon på Gullfaks B&C John-Morten Godhavn Statoil F&T Prosesskontroll. Innhold. Omfang av sluggregulering i Statoil Akademisk aktivitet Hva er slugging? Reguleringsmetoder for å redusere slugging

Download Presentation

Innhold

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Innhold

Aktiv regulering for å unngå slugging: Erfaring fra forsøk på Tiller og implementasjon på Gullfaks B&CJohn-Morten GodhavnStatoil F&T Prosesskontroll


Innhold

Innhold

  • Omfang av sluggregulering i Statoil

  • Akademisk aktivitet

  • Hva er slugging?

  • Reguleringsmetoder for å redusere slugging

  • Eksperimentelle resultater fra Tiller

  • Beskrivelse av sluggregulering for 2-faserør fra Gullfaks B til C


Omfang av sluggregulering i statoil

Omfang av sluggregulering i Statoil

  • Til nå:

    • Storskalaforsøk på Tiller av Pål Hedne m.fl. sent på 1980-tallet

    • Heidrun Nordflanken D-linja fra april 2001

    • Heidrun Nordflanken E-linja fra oktober 2001

    • 4 uker med eksperimenter på Tiller 2001

    • 7 uker med eksperimenter på Tiller 2002

    • Tofaserør fra Gullfaks B til Gullfaks C mars 2003

  • Kommer:

    • To 11 km rør fra Tordis til Gullfaks C september 2003

  • Kan bli:

    • Kristin klargjort for sluggregulering med raske ventiler

    • Åsgard, Veslefrikk m.fl.


Innhold

Akademisk

  • Paper:

    • Suppression of slugs in multiphase flow lines by active use of topside choke - Field experience and experimental results, Gunleiv Skofteland and John-Morten Godhavn, Multiphase'03, San Remo, Italy, 11-13 June 2003. (Måledata fra Tiller 2001, beskrivelse av kaskaderegulator (originalt bidrag) med volumrateregulator som slave der volumraten er beregnet fra forenklet ventillikning med målt tetthet og difftrykk, feltresultater og offshore erfaringer fra Heidrun med senket rørlinjetrykk).

    • Modelling and Slug Control within OLGA, Mehrdad Fard and John-Morten Godhavn, sendt til SPE journal. (Sammenligner OLGA simuleringer med måledata fra Tiller 2002. Originalt bidrag her er å gjenskape måledata i lukket sløyfe med sluggregulator. Dermed kan vi sannsynliggjøre at sluggregulering vil virke offshore dersom vi får det til i simuleringer med OLGA og OLGA-Matlab Control Toolbox).

    • New Slug Control Strategies, Tuning Rules and Experimental Results, John-Morten Godhavn and Mehrdad Fard, Under utarbeidelse. (Originale bidrag er bl.a. nye reguleringsstrukturer med kun topside målinger samt modeller for regulatortuning)

  • Dr.ing.

    • Heidi Sivertsen, Stabilization of desired flow regimes using active control, Kjemiteknikk, NTNU (Skogestad)

    • Hardy Siahaan, Active control in deep-sea production and transport systems, Kybernetikk, NTNU (Bjarne Foss)

  • Prosjektoppgaver:

    • Sluggregulering i lange rør: Rune Asbjørnsen, Stavanger (Drengstig)

    • Stabilisering av gravitasjonsindusert slugging i pipeline-riser systemer med lange føderør, Christian F. Trudvang, Kjemiteknikk, NTNU (Skogestad)


Hva er slugging

Hva er slugging?

  • Ujevn strømning med væskeslugger og gassbobler i flerfaserør.

  • Gir problemer nedstrøms med ujevne rater, trykk og nivå.

  • To typer:

    • små slugger (1-5 minutters periode)

    • store slugger (10-300 minutters periode, riserslugger)

  • Vanlig løsning: strupe til slugging forsvinner

    • gir redusert produksjon og høyt trykk.

  • Bedre løsning: aktiv regulering for å stabilisere trykk og rater.

  • Utfordring: tilgang på målinger (trykk, rate, tetthet) som kan brukes til regulering (avstand, tidsforsinkelse, oppløsning, etc)

  • Pådrag: plattform strupeventil, evt. gassløft.


Riserslugging

Riserslugging

  • Syklisk: Væskelås i bunnen av riser, trykkoppbygging, utblåsing

  • Store trykkvariasjoner

  • Typisk ved lave rater og lave trykk

  • Spesielt aktuelt i slutten av feltets levetid


Sluggregulering eksperimenter

Sluggregulering - Eksperimenter

Med sluggregulering

Boblestrøm

Jevn tetthet

Slugging i riser

Tettheten varierer


Sluggregulering med bunntrykk

Sluggregulering med bunntrykk

  • Holder trykket på bunnramma konstant

  • Trykksettpunktet velges slik at det slugger minst mulig.

  • Automatisk oppstart og nedstengning av enkeltbrønner.

Bruker choke som reguleringsventil

  • Demper riserslugging


Sluggregulering med kaskade

Sluggregulering med kaskade

  • Trykkregulator gir settpunkt til flowregulator

  • Holder trykket på bunnramma konstant

  • Regulerer raten inn på anlegget

  • Demper riserslugging

  • Demper også små slugger


Sluggregulering med ankomsttrykk

Sluggregulering med ankomsttrykk

  • Ankomsttrykk gir settpunkt til flowregulator

  • Uavhengig av havbunnsmålinger

  • Demper riserslugging

  • Demper også små slugger

  • Mindre robust og tregere

  • Alternativ når havbunnsmåling ikke fins


Resultater fra tiller 2001 2002

Resultater fra Tiller 2001/2002

  • Regulering av bunntrykk, volumrate og kaskaderegulering (2001).

  • OLGA sluggperiode 50s (2001) og 200s (2002) verifisert eksperimentelt

  • Strømningskart og ventilkarakteristikk (2002)

    • Strømningskart (100% åpen ventil) får redusert sluggområde med fast struping (15%), og blir forsvinnende lite med aktiv sluggregulering.

  • Regulatortuning (2002)

    • Lager lineær modell ved å ta opp sprangresponser med stabil strømning

    • Utviklet tilsvarende matematisk modell med fysiske parametre.

    • Tuner trykkregulator og evt rateregulator hver for seg.

    • Asymmetrisk respons på trykk (raskere å tømme riser for væske enn å fylle riser med ny væske). Tuning bør gjøres når ventil åpnes.

  • Regulering kun basert på plattformmålinger, dvs uten bunntrykk (2002)

    • Mottakstrykk har inversrespons: ved økt ventilåpning reduseres trykket i bunnen, mens mottakstrykket økes mens riser ”tømmes”, før det går ned.

    • Regulator med lav forsterkning og stor integraltid virker for Tiller-sløyfen.

  • ”Trege” ventiler: hvor lang lukketid kan ventilen ha? (2002)


Str mningskart med 100 pen ventil

Strømningskart med 100% åpen ventil


Asymmetrisk effekt

Asymmetrisk effekt

  • Økt ventilåpning gir mye raskere trykkreduksjon enn en tilsvarende redusert ventilåpning gir trykkøkning.

  • Redusert ventilåpning gir økt væskemengde i riser. Trykkøkning er begrenset av væskeraten inn i riser (treg).

  • Økt ventilåpning gir redusert væskemengde i riser. Væsken erstattes av komprimert gass fra røret som ekspanderer i riser (hurtig).

Asymmetrisk respons på buntrykk med 1% økt (-) og 1% redusert (--) åpning.


Dynamisk modellering av bunntrykkendring

Dynamisk modellering av bunntrykkendring

Antatt tetthet 400kg/m3 og rør med tverrsnittareal 0.0037m2.

Eksperimentell modell

Et førsteordens lineært filter gir en god tilnærming til den eksperimentelle bunntrykkresponsen

med parametrene KB=0.12bar/m3/h og TB=65 sekunder.

Anbefalte regulatorparametre

Bunntrykk målt (-) og lineær tilnærming fra modell (--).


Sluggregulering bunntrykk kaskaderegulator

Sluggregulering bunntrykk kaskaderegulator


Topptrykkregulering

Topptrykkregulering

  • Inversrespons gjør det vanskeligere å regulere.

  • Åpning av ventil under stabil strømning gir trykkfall i bunnen av riseren.

  • I toppen av riseren får vi derimot en liten trykkøkning først før trykket også der faller.

  • Struping av ventil gir trykkøkning i bunnen og midlertidig trykkfall i toppen.


Sluggregulering topptrykk kaskaderegulator

Sluggregulering topptrykk kaskaderegulator


Gullfaks feltet

Gullfaks feltet

  • Gullfaks B sender normalt olje til A og gass til A og C i enfaserør.

  • Vil unngå stans på Gullfaks B under 3 ukers revisjonsstans på A.

Gullfaks A

Gullfaks B

Gullfaks C

olje

gass/olje/

tofase

gass

olje

olje

gass

tankskip

gass

tankskip

gass

gass

brønner

brønner

brønner

Statpipe

reinjeksjon

reinjeksjon


Innhold

Sluggregulering rør mellom Gullfaks B og C

  • Tofasestrømning fra B til C ga kraftig slugging med 17 min. periode.

  • Sluggregulering lagt inn for å redusere slugging, fakling, etc.

  • Effektiv sluggdemping i OLGA med konstant rate fra Gullfaks B.

Sluggregulator


Sluggregulering gfb gfc r r

Sluggregulering GFB-GFC rør

  • Slugging i tofaserøret med fast ventilposisjon ga opptil 16-18 bar trykkvariasjoner oppstrøms choke.

  • Redusert til 4-5 bar med sluggregulering.

  • Trykkvariasjoner i separator på Gullfaks B gir varierende væskerate.

  • Vanskelig å få fjernet alle variasjoner.


Planer sluggregulering f u 2003

Planer sluggregulering F&U 2003

  • Simulere sluggregulering i OLGA og Petra

    • Omvendt rekkefølge av vanlig utvikling: Først installasjon på Heidrun, deretter eksperimenter på Tiller, og først nå simulering.

  • Lage standardisert opplegg for implementasjon av sluggregulering i OLGA, slik at sluggregulering blir vurdert i utviklingsfase av nye prosjekter og f.eks. når rørlinjetrykk skal senkes.

  • Mål: Aktiv sluggregulering blir vurdert som alternativ til endring av utstyr.

  • Teste ut sluggregulering på lange rør (f.eks. 40 km)

  • Teste ut sluggregulering på lange risere (f.eks. 2.5 km)

  • Teste ut sluggregulering uavhengig av bunnmålinger


  • Login