Udfasning af gaskøleanlæg på Gorm grundet R22 Freon

Transkript

1 Udfasning af gaskøleanlæg på Gorm grundet R22 Freon Bachelorprojekt Aarhus Maskinmesterskole Michael Fugleberg Damtoft 2014

2 Titel: Udfasning af gaskøleanlæg på Gorm grundet R22 Freon Forfatterens navn: Michael Fugleberg Damtoft CPR nummer: xxxx Studie nummer: A11601 Projekttype: Bachelorprojekt Praktikplads: Mærsk Olie & Gas, Esbjerg Uddannelsesinstitution: Aarhus Maskinmesterskole Vejleder: Per Hessellund Afleveringsdato: 15. december 2014 Antal normalsider af 2400 inkl. mellemrum: 33 Kilde forsidebillede: (, 2014) Michael Fugleberg Damtoft 2

3 Abstract Based on the phase-out of the environmentally hazardous refrigerant R22, Maersk Oil has been obliged to stop using the Chiller-unit on the Gorm production platform. According to the Montreal Protocol, an international agreement designed to phase out ozone-depleting refrigerants, it is from January 1st 2015 no longer legal to refill the Chiller-unit with R22 refrigerant. Maersk Oil has in an attempt to establish the consequence of operating without this Chiller-unit performed a planned shutdown of the Chiller. The tests revealed specific problems with liquid slugging when Gorm is starting to import Tyra gas after longer periods of exporting non hydrocarbon dew point controlled gas to Tyra. Due to very limited slug catching facilities on Gorm is the consequence liquid in the gas module and fuel gas system which causes shutdowns. The project contains an in-depth study into the possibility of reusing the old evaporator by installing a new compressor unit and the use of the refrigerant R290 Propane instead of R22 Freon. This solution with installing a new compressor unit and switching to the use of refrigerant R290 Propane will enable an export of hydrocarbon dew point controlled gas from Gorm and by this eliminating the problems experienced during initial import mode of Tyra gas - this without any other major changes to the design of the Gorm gas module. To establish the feasibility of this solution, the implementation time (design, purchase and installation) and future gas export on Gorm has been evaluated. This concludes that the solution is not feasible because the implementation time is too long since the Gorm gas export within a timeframe of approx. 27 months will be reduced to a level where the Chiller-unit no longer will be necessary. Michael Fugleberg Damtoft 3

4 Indholdsfortegnelse Abstract... 3 Forord... 6 Indledning... 7 Problembeskrivelse... 8 Problemformulering... 9 Hovedspørgsmål... 9 Underspørgsmål... 9 Afgrænsning Metode Nomenklaturliste Olie og gasproduktion på Gorm Procesdiagram Olie separation og stabilisering Gas behandling Produceret vand Glykol-anlægget Gaskøleanlæg Chiller E Montreal Protokollen Konsekvensanalyse Shutdown Forebyggende tiltag i forbindelse med shutdown Shutdown Forebyggende tiltag i forbindelse med shutdown Delkonklusion konsekvensanalyse Produktionstab Produktionstab Produktionstab fra til Delkonklusion produktionstab Afhjælpende tiltag Anvende Rolf Separator V-104 som gas slug catcher Reinject eksport gas og importere tør gas fra Tyra Genanvende gaskøleanlæg med nyt kølemiddel Michael Fugleberg Damtoft 4

5 Tilbud fra Johnson Controls R22 vs R Kuldebehov/Procesændring Placering af kompressor-enhed fra Johnson Controls ATEX Gasdetektorer Økonomi og implementeringstid Delkonklusion afhjælpende tiltag Fremtidig gasproduktion Gorm Flowmålinger og beregninger Eksport-program Gorm Delkonklusion fremtidig gasproduktion Gorm Konklusion Perspektivering Gas slug catcher på Gorm E Bibliografi Michael Fugleberg Damtoft 5

6 Forord Denne rapport er udarbejdet i forbindelse med et afgangsprojekt til professionsbacheloren som maskinmester. Rapporten vil forsøge at belyse, hvilke mulige tiltag der kan iværksættes, til udbedringen af problemerne opstået, i forbindelse med udfasningen af gaskøleanlægget på Gorm, grundet det miljøfarlige kølemiddel Freon. Projektet henvender sig til folk i olie og gasindustrien, samt personer med teknisk interesse for emnet. Rapporten er udarbejdet i perioden til i forbindelse med et praktikophold hos Mærsk Olie & Gas A/S. Der skal lyde en stor tak til Mærsk Olie & Gas for at tilbyde praktikpladsen. Derudover vil jeg gerne takke følgende for at gøre udarbejdelsen af dette projekt muligt: - Kim Hagen Thomsen, Senior Production Engineer. - Anthony Dean, Senior Process Engineer. - Luc Charrier, Well Optimization Engineer. - Michael Erting, Head of Concepts and FEED, TD. Desuden skal der lyde en tak til alle produktionsfolkene på produktionsplatformen Gorm, der var meget behjælpelige i forbindelse med besøget offshore. Michael Fugleberg Damtoft 6

7 Indledning Med en øget opmærksomhed på miljøbelastning, er blevet pålagt at udfase gaskøleanlægget på produktionsplatformen Gorm 1. Dette skyldes, at kølemidlet HCFC-22 også kendt som R22 Freon er miljøfarligt. Ifølge The Montreal Protocol 2 er det fra 1. januar 2015 ikke længere lovligt at påfylde denne type kølemiddel på gaskøleanlægget. Den 23. juli 2014 valgte man, på Gorm, at lukke ned for gaskøleanlægget i et forsøg på at fortsætte olie- og gasproduktionen uden dette anlæg. I forbindelse med denne proces opstod særligt problemer ved import af gas efter et shutdown. Derfor har Mærsk ønsket belyst, hvilke afhjælpende tiltag, der kan iværksættes for at udbedre problemerne i forbindelse med udfasningen af gaskøleanlægget. Jeg vil besøge platformen Gorm, for at få et bedre indblik i de problemer produktions- og vedligeholdelsesmedarbejderne har gennemgået i forbindelse med udfasningen af kølemidlet R22. Ydermere vil jeg se på rørføring, pladsforhold osv. Der vil ligeledes blive udarbejdet en konsekvensanalyse, for herefter at muliggøre udarbejdelsen af et muligt løsningsforslag. 1 Se bilag The Gorm Field 2 International agreement Michael Fugleberg Damtoft 7

8 Problembeskrivelse Da det ikke længere er tilladt at efterfylde gaskøleanlægget på Gorm med kølemidlet R22 Freon, efter d. 1. januar 2015, er Mærsk nødsaget til at udfase anlægget. R22 Freon er miljøskadeligt, hvilket er årsagen til udfasningen. I den forbindelse lukkede Mærsk den 23. juli 2014 ned for gaskøleanlægget, i et forsøg på at fortsætte olie- og gasproduktionen uden afkøling af gassen. Gaskøleanlægget på Gorm har til formål, at separere de tunge kulbrinter fra gasblandingen, for at opretholde et kulbrintedugpunkt i gassen, der er lavt nok til, at gassen ikke kondenserer ud som kulbrintevæske i eksport pipelinen til Tyra Øst. Idet der ikke længere produceres store mængder gas på Gorm, vil eksporten af gassen foregå ved et lavt flow. Da gaskøleanlægget ikke længere er i drift, udskilles kondensatet ikke længere i LT Separator V-107. I stedet kondenseres gassen ud som kulbrintevæske i pipelinen, som ligger på havbunden af Nordsøen og forbinder Gorm og Tyra Øst. Det udskilles netop her, idet gassen afkøles til under kulbrintedugpunktet, grundet den kolde temperatur på havbunden. På Gorm er produktionen af gas ikke stor nok til opstart efter et shutdown, hvilket gør, at man er nødsaget til at importere gas tilbage fra pipelinen mellem Gorm og Tyra Øst. Det resulterer i mange opstartsproblemer på grund af den udskilte kulbrintevæske og kondensatvåde gas, der importeres med tilbage i gasmodulet. Dette medfører meget lange opstartsperioder for, at få gas- og olieproduktionen op og køre igen. Michael Fugleberg Damtoft 8

9 Problemformulering Hovedspørgsmål - Hvilke afhjælpende tiltag kan iværksættes, for at udbedre problemerne opstået, i forbindelse med udfasningen af gaskøleanlægget? Underspørgsmål - Hvilke konsekvenser har udfasningen af kølemidlet R22 Freon på olie- og gasproduktionen på produktionsplatformen Gorm, og hvilke forebyggende tiltag er iværksat? - Hvor stor er Gorms fremtidige gasproduktion, og spiller det en rolle i forhold til en evt. løsning af problematikken omkring gaskøleanlægget? - Hvilke produktionstab har Mærsk oplevet under nedlukningsforsøget? Michael Fugleberg Damtoft 9

10 Afgrænsning Projektet afgrænses i store træk af problemformuleringen, hvor det primære fokus i rapporten vil ligge på udarbejdelsen af hvilke tiltag, der kan iværksættes, således at olie og gasproduktionen på Gorm kan fortsætte uden brug af det miljøskadelige kølemiddel R22 Freon. Derudover vil konsekvenserne i forbindelse med udfasningen analyseres, og Gorms fremtidige gasproduktion, samt eventuelle produktionstab, undersøges. Projektet vil også indeholde relevant teori i forhold til analyser og beskrivelser udarbejdet i rapporten. Ved udarbejdelsen af mulige afhjælpende tiltag vil der kun blive fokuseret på, at finde en langsigtet løsning. Der arbejdes i øjeblikket hos på et projekt omkring implementering af et nyt gasmodul til produktionsplatformen Gorm. Projektet forventes afviklet i 2018/2019, men er endnu ikke ret langt i processen. Jeg har i udarbejdelsen af dette projekt derfor valgt at se bort fra implementeringen af det nye gasmodul, da der ikke noget konkret om, hvad det nye gasmodul skal indeholde. Der vil i rapporten ikke blive set på anvendelsen af R22 Freon andre steder på platformen Gorm. Der fokuseres udelukkende på dets anvendelse i forbindelse med gaskøleanlægget. I afsnittet omkring produktionstab vil der kun blive fokuseret på tabet i forhold til olie, da dette er Gorms primære indtægtskilde. Metode For at overskueliggøre problematikken omkring udfasningen af gaskøleanlægget, vil en konsekvensanalyse blive udarbejdet i forbindelse med rapporten. Konsekvensanalysen vil belyse, hvilke konsekvenser udfasningen af gaskøleanlægget har på produktionen af olie og gas på produktionsplatformen Gorm. Konsekvensanalysen vil blive udarbejdet ved hjælp af empirien erhvervet i forbindelse med praktikforløbet hos Mærsk Olie & Gas, hvor jeg blandt andet har været offshore, for at få kendskab til de erfaringer, produktions- og vedligeholdelsesmedarbejderne har gjort i forbindelse med nedlukningen af gaskøleanlægget. Desuden har jeg adgang til shutdown-rapporter via det lokale intranet hos Mærsk, som jeg ligeledes vil benytte til udarbejdelsen af konsekvensanalysen. For at undersøge hvilke produktionstab Mærsk har oplevet, grundet opstartsproblemerne, vil jeg benytte olietabs-analyser, som er tilgængelige hos Mærsk. Ved anvendelse af disse vil det være muligt at kategorisere tabene og belyse hvilke tab, der skyldes opstartsproblemerne. Dataindsamlingen vil i rapporten derfor være en kombination af sekundære- og primære data. Michael Fugleberg Damtoft 10

11 Der vil i rapporten blive udarbejdet et excel-ark, der ved hjælp af nogle nødvendige antagne værdier, samt loggede målinger fra processen på Gorm, gør det muligt at give et estimat på, hvordan den fremtidige gasproduktion på Gorm ser ud. I forbindelse med målinger, logget ved hjælp af programmet Babelfish, vil der ikke blive taget hensyn til usikkerheder på flowtransmittere anvendt på Gorm. Målingerne logget i Babelfish antages for værende valide. Da målingerne anvendes i dagligdagen af produktionsmedarbejderne offshore, må man gå ud fra transmittere osv. for værende kalibreret. Konsekvenserne belyst i konsekvensanalysen, vil blive brugt som et redskab til at vurdere, hvilke afhjælpende tiltag, der eventuelt kan iværksættes, for at udbedre problemerne i forbindelse med udfasningen af gaskøleanlægget. Turen offshore gav mig mulighed for at se på alternativer med hensyn til pladsforhold, placering og rørføring. Disse observationer indgår i min videre analyse for en fremtidig løsning af problemet omkring gaskøleanlægget. Michael Fugleberg Damtoft 11

12 Nomenklaturliste Dette afsnit indeholder en tabel med ordforklaringer, samt beskrivelser af forkortelser anvendt i rapporten. Tabellen er lavet for at give læseren de bedst mulige forudsætninger for at forstå beskrivelserne omkring processerne i en olie og gasproduktion. LP HP IP Liftgas Flare PAHH PALL Slugging WI Glykolanlæg Stripping gas Tri-Ethylen-Glycol Separator Degasser/Retention tank Gas slug catcher Scrubber Flash Drum Chiller-unit PCV Low Pressure High Pressure Intermediate Pressure Liftgas injektion ændrer oliens massefylde i c-tubingen, hvilket øger brøndenes flow Anvendes til trykregulering af processen. Overskydende gas ledes til afbrænding i fakkeltårnet. Pressure Alarm High High Pressure Alarm Low Low Ujævn produktion Waterinjection Bruges til at opretholde trykket i brøndene for at øge produktionen Dehydreringsenhed, som vandtørrer gassen Anvendes i Glykol-anlægget til regenereringen af glykolen Tørremedium som anvendes i glykol anlægget på Gorm Beholder, som anvendes til separering af olie, gas og vand Er beholdere der sænker trykket yderligere på det producerede vand fra separatorerne og derved udskiller gas til LP-Flare Væskeudskiller Væskeudskiller Væskeudskiller Gaskøleanlæg, som udskiller kondensat/væske fra procesgassen Pressure Control Valve, der anvendes til at trykregulere beholdere/rørstrækninger Michael Fugleberg Damtoft 12

13 BDV PSV Blow Down Valve, der anvendes til nedblæsning af trykfyldte rørstrækninger og beholdere Pressure Safety Valve, der anvendes til at sikre mod overtryk i beholdere/rørstrækninger H 2 S Scavenger Injiceres under gasbehandlingen for at mindske indholdet af H 2 S. Michael Fugleberg Damtoft 13

14 Olie og gasproduktion på Gorm Dette afsnit indeholder en beskrivelse af olie og gasproduktionen, på produktionsplatformen Gorm, med dertilhørende teoribeskrivelser af relevante anlæg i forbindelse med analysearbejdet senere i rapporten. For at give det bedst mulige overblik over olie og gasproduktionen på Gorm, er der udarbejdet et procesdiagram, som viser olie og gassens vej fra brønd til eksport. Det forenklede procesdiagram indeholder kun relevant materiale i forhold til indholdet af rapporten, for at gøre det så overskueligt som muligt for læseren. Dette er udarbejdet ud fra proces- og flowdiagrammer tilgængelige hos Maersk Olie & Gas 3. Procesdiagrammet er tegnet efter Mærsks farvestandard 4, dog er fuel gassen tegnet med rød i stedet for hvid. Platformene Rolf og Dagmar producerer ikke i øjeblikket. Dagmar er ikke indtegnet på procesdiagrammet, da platformen ikke omtales yderligere i projektet. Det samme gælder Test separator V Der vil igennem hele rapporten jævnligt blive henvist til procesdiagrammet (Figur 1 næste side). 3 Se bilag Procesdiagrammer Maersk 4 Se bilag Farvestandard Mærsk Michael Fugleberg Damtoft 14

15 Procesdiagram Figur 1: Procesdiagram over olie og gasproduktionen på Gorm. Michael Fugleberg Damtoft 15

16 Olie separation og stabilisering 5 Figur 1 viser et procesdiagram, som viser processen på Gorm. Diagrammet er delt op i tre, henholdsvis Gorm C, F og E. Både Skjold og Gorms egne brønde producerer begge til Gorm F platformen, der ses i bunden af skitsen. Gorms egne brønde er fordelt på Gorm A, B og F, hvor A og B kun fungerer som wellhead platforme og består derfor kun af brønde. Derfor er disse ikke vist på Figur 1. Produktionen fra Gorms egne brønde ledes til indløbsseparator V-3420, mens produktionen fra Skjold platformen skal igennem Slugcatcher V-3405 og V-3406, inden olien ender i de to Skjold indløbsseparatorer V-3401 og V Efter indløbsseparatorerne samles Skjold og Gorm olien i LP separator V-3411, som er oliens sidste separator, inden den forlader Gorm F og pumpes til Gorm E via pumperne P-3610/11/12. Rolf- og Halfdan platformene producerer til Gorm C, der ses i toppen af skitsen. Olien fra Rolf separeres og stabiliseres i indløbsseparator V-104, mens olien fra Halfdan separeres og stabiliseres i indløbsseparatorerne V-101 og V-102. Herefter samles olien i LP separator V-103, som er oliens sidste separator, inden den forlader Gorm C og pumpes til Gorm E via pumperne P-101 A/B/C/D. Olien, der behandles på Gorm-, Dan- og Tyra-feltet, ender i separator V-3601 på Gorm E. Olien fra Tyra kan dog by-passes uden om V Olien, der ender i V-3601, er stabiliseret, men der må stadig påregnes lidt afgasning som går til LP-flaren. Den stabiliserede olie pumpes herefter videre til Shell-raffinaderiet i Fredericia, via den 330 km lange pipeline. Gas behandling Den producerede gas fra indløbsseparatorerne V-3420, V-3410 og V-3401 på Gorm F, komprimeres i LPkompressor C-4201, og herefter sendes gassen til IP-kompressorerne C-202 A/B/C på Gorm C for videre behandling. På Gorm F bliver der ligeledes separeret gas fra i LP separator V-3411, der sendes gennem LP separator V-103 på Gorm C for videre behandling gennem Tandemkompressoren, som består af kompressor C-205 og C-201. Kompressor C-205 og C-201 sidder på samme aksel, deraf navnet Tandemkompressor. På Gorm C bliver Halfdan gassen, som er afgasset i V-101 og V-102 sendt til kompressoren C-201. Halfdan olien fra V-101 og V-102 afgasses igen i V-103, hvorefter gassen sendes, sammen med gassen fra V-3411, til Tandemkompressoren C-205 og C-201. Efter C-201 sendes gassen til IP-kompressorerne C-202A/B/C. Gassen fra Rolf separatoren V-104 sendes direkte til IP suge-siden af IP-kompressorerne. Gassen fra alle separatorerne på henholdsvis Gorm F og Gorm C sendes igennem IP-kompressorerne C-202A/B/C, glykolkontaktoren V-208 og derefter Chiller-anlægget. Både Glykolanlægget og Chiller-anlægget beskrives 5 Se bilag Gorm Design Manual Michael Fugleberg Damtoft 16

17 mere detaljeret senere. Efter Chiller-anlægget er gassen både kondensat- og vandtør, og sendes så til HPkompressorerne C-203 A/B, hvorefter den anvendes til fuel-gas samt liftgas på Gorm. Den overskydende gas eksporteres til Tyra. HP-kompressorerne C-203 A/B forsyner også injection kompressorerne C-204 A/B, som leverer liftgas til Rolf, Skjold og HP liftgas til nogle enkelte brønde på Gorm. Produceret vand På Gorm C bliver vand, der er separeret i V-101, V-102, V-103 og V-104, behandlet i hydro-cykloner og sendt til Retention tank V-5002, hvorfra det producerede vand ledes overbord. I retention-tanken sker den sidste afgasning, hvorefter gassen ledes til LP-flaren. Vand separeret i indløbsseparatorerne V-3401, V-3410 og V3420 på Gorm F bliver behandlet i hydrocykloner og sendt videre til Degasser V-5004 og V-5021, hvor den resterende olie der måtte være, bliver fjernet fra det producerede vand inden det ledes til Waterinjection-anlægget eller overbord. I Degasser V og V-5021 foregår også den sidste afgasning, hvorefter gassen ledes til LP-flaren. Glykol-anlægget 6 TEG dehydreringsanlægget har til formål at fjerne vand fra procesgassen inden den sendes igennem gaskøleanlægget. Vand i procesgassen kan ved bestemte tryk og temperaturer danne hydrater. Gas hydrater har en konsistens som sne og er en kemisk binding mellem gas og vand. Ved hydratdannelse kan der opstå hydratpropper, hvilket kan tilstoppe produktionsrør og kan være meget vanskelige at fjerne. I gasprocessen, som opererer ved høje tryk forekommer der ofte store trykfald henover komponenter som f.eks. ventiler. Store trykfald bevirker lave temperaturer, på grund af ekspansionen over f.eks. en ventil, også kendt som Joule-Thompson effekten. Ved at tørre gassen i Glykol-anlægget undgår man risikoen for hydrat dannelse når lave temperaturer forekommer enten i gaskøleanlægget eller f.eks. i forbindelse med trykfald henover en ventil. Glykolanlægget fungerer ved at gassen bringes i kontakt med glykol i en glykol kontaktor (V-208, se Figur 1). Den tvungne kontakt mellem gas og glykol i kontaktoren V-208 gør, at vandet i gassen bindes til glykolen, da vandet har en affinitet for glykol. V-208 kontaktoren har gasindløb nederst, således gassen tvinges op gennem kontaktoren, som er inddelt i niveauer af perforerede plader, med rækker af små væskelåse, kaldet Bubble Caps (Se Figur 2 th. næste side). Glykolen har glykolindløb i toppen af kontaktoren, hvor glykolen strømmer i modstrøm med gassen 6 (Hansen, 2014) Side Michael Fugleberg Damtoft 17

18 ned gennem kontaktoren fra niveau til niveau (Se Figur 2 tv). På den måde tvinges gassen i kontakt med glykolen ved hjælp af væskelåsene, hvilket binder gassens indhold af vand til glykolen. Figur 2: Opbygning af kontaktor (tv) og Bubble Caps (th). (Wikipedia), (T.C.I), (Demister Asia). Den nu vandvåde glykol har glykoludløb i bunden af kontaktoren, glykolen kaldes i dette stadie for Rich Glykol, idet vandindholdet er steget. Ligeledes kaldes den vandvåde gas, som strømmer ind kontaktoren richgas. Den tørre gas, som forlader kontaktoren, kaldes for lean gas og det samme gælder den glykol som strømmer ind i toppen af kontaktoren, da den er vandfattig. Den vandtørre gas kan nu sendes videre til gaskøleanlægget uden risiko for hydrat dannelse under nedkølingen i gaskøleanlægget. Den vandvåde glykol bliver regenereret i en glykol-reboiler, hvor glykolen opvarmes til ca. 202 C, og på den måde vil vandet i glykolen fordampe og glykolen kan herefter genanvendes som lean glykol i kontaktor V-208. For at opnå den bedst mulige absorptionsevne i glykolen, skal temperaturdifferensen mellem gas og glykol i kontaktoren, være ca. 10 C 7. 7 (Hansen, 2014) Side 199. Michael Fugleberg Damtoft 18

19 Gaskøleanlæg Chiller E-204 På Gorm C anvendes et gaskøleanlæg (Chiller E-204) til at køle gassen med, og på den måde udskille kondensat. På Figur 3 ses, at den varme kulbrintevåde gas kommer fra glykolanlægget, og videre igennem gas/gas varmeveksleren E-203A/B, hvorefter gassen køles i gaskøleanlægget (Chiller E-204) til en temperatur under gassens kulbrintedugpunkt. På den måde er det muligt at udskille kondensatet i L.T. Separator V-107. Efter V-107 strømmer den kolde vand- og kondensattørre gas igennem gas/gas varmeveksleren og videre til HP kompressorerne C203A/B. Gas/gas varmeveksleren E-203A/B har til formål at køle den gas, som strømmer til gaskøleanlægget. På den måde sparer man kølekompressorerne for noget arbejde. Det udskilte kondensat, som separeres fra i L.T. separator V-107 ledes først til LP Flash Drum V-209, hvorefter det ledes tilbage til olieprocessen i V-103. Ved at udskille kondensatet i V-107 undgår man, at gassen i stedet kondenserer ud i pipelinen mellem Gorm og Tyra Øst, på grund af den naturlige nedkøling af gassen, der forekommer i pipelinen, som ligger på havbunden. Figur 3: Procestegning Chiller Unit Gorm C. (, 2014) Michael Fugleberg Damtoft 19

20 Montreal Protokollen Dette afsnit indeholder lovgivninger og restriktioner i forbindelse med anvendelsen af det ozonlagsnedbrydende kølemiddel R22, som er kølemidlet anvendt i gaskøleanlægget på Gorm. Montreal Protokollen er en international aftale, oprettet til at beskytte ozonlaget ved at udfase produktionen og forbruget af kølemidler, som har en nedbrydende effekt på ozonlaget. De ozonlagsnedbrydende kølemidler er blandt andet de populære syntetiske kølemidler CFC-11 og CFC-12, også kendt som R11 og R12, som har en ozonlagsnedbrydende effekt (ODP 8 ) på 1. HCFC-22 (R22) kølemidlet, der oprindeligt blev udviklet til at erstatte de ozonlagsnedbrydende kølemidler CFC-11 og CFC-12, har en forholdsvis lav ODP på 0,05. R22 er på trods af den lave ODP stadig omfattet af Montreal Protokollen 9. R22 er anvendt i rigtig mange større anlæg ved lave temperaturer, heriblandt skibskøleanlæg, fryseanlæg og større industrielle køleanlæg. Kølemidlet R22 består blandt andet af halogenerne klor og fluor 10, som har en nedbrydende effekt på ozonlaget, hvilket kan føre til drivhuseffekten. På det 19. møde mellem parterne i Montreal Protokollen i september 2007 blev man enige om en mere aggressiv udfasning af HCFC-22 kølemidlet i både udviklingslande og udviklede lande 11. Udviklingslandene har forpligtet sig til at reducere produktionen og forbruget af HCFC kølemidler (R22) med (Se Figur 4 næste side): - 10 % inden % inden ,5 % inden 2025 med den endelige udfasning i 2030, bortset fra 2,5 % til servicering af eksisterende udstyr i perioden (Revideres i 2025) De udviklede lande har forpligtet sig til at reducere produktionen og forbruget af HCFC kølemidler (R22) med (Se Figur 4 næste side): - 75 % inden % inden 2015 med den endelige udfasning i 2020, bortset fra 0,5 % til servicering af eksisterende udstyr i perioden (Revideres i 2015) 8 Ozone Depletion Potential 9 (NHA COWI A/S, 2012) 10 (Gundtoft & Lauritsen, Køleteknik, 2003) - Side Se bilag Adjustments to the Montreal Protocol (Montreal Protocol) Michael Fugleberg Damtoft 20

21 Figur 4: Udfasningsterminer for R22 produktion for EU, Udviklede- og udviklingslande. (Mærsk Olie & Gas A/S, 2014) Landene, som har ratificeret Montreal Protokollen, herunder Danmark, har forpligtet sig til forskellige udfasningsterminer. I Danmark hører vi ind under EU-lovgivningen, som er baseret på EU-regulering nr. 1005/2009 fra 16. september 2009 om stoffer der nedbryder ozonlaget 12. I henhold til EU-lovgivningen har det ikke været tilladt I EU at sælge eller anvende nyt R22 kølemiddel siden 1. januar Denne regel har eksisteret i Danmark siden 1. januar Det har dog været lovligt at anvende regenereret R22, som er genanvendt kølemiddel, til servicering af eksisterende anlæg. Det har ligeledes ikke været lovligt at installere et nyt R22 køleanlæg i Danmark siden 1. januar Fra 1. januar 2015 er det ikke længere tilladt at påfylde nogen form for R22 kølemiddel, hvilket også gælder regenereret R22, til servicering af R22 køleanlæg i Danmark 13. Ifølge lovgivningen er det ikke ulovligt at fortsætte driften af R22 køleanlægget på Gorm efter 1. januar 2015, men da det ikke er muligt at efterfylde køleanlægget med kølemiddel, er dette ikke en holdbar løsning. På sigt vil man kunne stå i en situation, hvor kølekapaciteten kan forsvinde fra den ene dag til den anden. 12 (European Parliament, 16) 13 (NHA COWI A/S, 2012) Michael Fugleberg Damtoft 21

22 Konsekvensanalyse I dette afsnit vil en analyse af konsekvenserne blive udarbejdet. Formålet med analysen er, at belyse de konsekvenser udfasningen af gaskøleanlægget, har haft på olie- og gasproduktionen på platformen Gorm. Analyseresultaterne skaber et overblik over problemerne opstået i forbindelse med udfasningen samt hvilke forebyggende tiltag, der er iværksat eller potentielt kan iværksættes for at håndtere konsekvenserne. Analyseresultaterne vil ligeledes være brugbare til udarbejdelsen af, hvilke afhjælpende tiltag der kan iværksættes, for at udbedre problematikken, omkring drift af olie og gasproduktionen, uden brug af kølemidlet R22 Freon. 23. juli 2014 lukkes der ned for gaskøleanlægget på Gorm 14. Nedlukningen er et forsøg på at fortsætte olie og gasproduktionen uden at have gaskøleanlægget i drift. Dette bevirker, at der eksporteres kondensatvåd gas til Tyra Øst, hvilket gør at Tyra skal behandle gassen inden den kan eksporteres via den 215 km lange pipeline til Nybro. Som en forberedelse på fortsat drift af produktionen på Gorm uden drift af gaskøleanlægget, er et nyt fuelgas anlæg implementeret på Gorm F, således det er muligt at håndtere kondensatvåd gas. Der er ligeledes lavet nogle modificeringer på fuel-gas systemet på Gorm C 15, hvor man nu tager fuel-gas forsyningen på HPdischarge siden i stedet for IP-discharge siden, således det er muligt at udskille mere kondensat for sikring af fuel-gas kvaliteten. Dette gøres ved hjælp af en trykreducering over en ventil, som bevirker lave temperaturer på grund af ekspansionen, også kendt som joule-thompson effekten. Ved at tage fuel-gas forsyningen på HP-discharge siden opnås et større trykfald over ventilen og dermed opnås et lavere kulbrintedugpunkt på gassen. Denne nedkøling bevirker, at der udskilles kondensat i fuel gas filtrene inden gassen anvendes til fuel-gas. I forberedelserne til fortsat drift af produktionen uden gaskøleanlægget er der primært fokuseret på at sikre fuel-gas systemet Se bilag Stop af gaskøleanlægget 15 Se bilag Fuel gas modificeringer Gorm C 16 Se bilag Oversigt Gorm C gas modul Michael Fugleberg Damtoft 22

23 Shutdown august 2014 opleves der store problemer med kondensat/væske i forbindelse med import af gas fra Tyra, efter et shutdown, på grund af den udskilte kondensat i pipelinen mellem Gorm E og Tyra Øst. Kort efter at vedligeholdelsesarbejdet på en level switch LSHH-0536 sidende på HP suge-skrubber V-205B er afsluttet, aktiveres den og forårsager et shutdown af HP kompressor C-203B. Dette medførte shutdown af Injection kompressor C-204B grundet lavt suge-tryk, WI pumperne og LP kompressor C-4201 på grund af mangel på fuel-gas. Efterfølgende lukker IP kompressor C-202C og Tandemkompressoren C-205/C-201 også ned. Figur 5: Import rates logget i Babelfish. (, 2014) Under opstarten importerede man gas fra Tyra Øst ved et højt flow, som i perioder var omkring Nm 3 /h (se Figur 5), hvilket medførte store problemer med kondensat/væske. Suge-skrubber V-202A havde problemer med at håndtere de store mængder kondensat, og for at undgå shutdown igen, førte man kondensatet fra suge-skrubber V-202A over i LP separator V-103, hvilket ødelægger kvaliteten af eksportolien der sendes til Fredericia. Efter at have opnået et nogenlunde stabilt niveau i suge-skrubber V-202A bliver IP-kompressor C-202A startet op sammen med resten af gasmodulet. En halv time senere opleves igen et shutdown af gasmodulet, denne gang på grund af en LAHH på IP Flash Drum V-203, hvilket igen skyldtes de store mængder kondensat/væske. Dette betyder, at væsken er ført 17 Se bilag Shutdown Report Michael Fugleberg Damtoft 23

24 ind gennem kompressordelen af C-202A, hvilket kan forårsage store skader på kompressoren. LAHH på suge-skrubber V-202A burde have forårsaget et shutdown før IP Flash Drum V-203 gør det, for at undgå en situation, hvor der hives kondensat/væske med igennem kompressoren C-202A. Det viste sig, at der var en defekt LAHH på suge-skrubber V-202A. Efter håndteringen af væsken i IP Flash Drum V-203 kunne gasmodulet igen startes op uden yderligere problemer med kondensat/væske. Perioden med opstartsproblemer grundet kondensat/væske varede ca. 6 timer. Michael Fugleberg Damtoft 24

25 Forebyggende tiltag i forbindelse med shutdown I forbindelse med problemerne med kondensat/væske den 4. august 2014, når der importeres gas ved højt flow (I perioder omkring Nm 3 /h) fra Tyra Øst, blev der oprettet en stående instruks 18 for at undgå problemerne med kondensat/væske i gasmodulet efter nedlukningen af gaskøleanlægget. Formålet med denne stående instruks var at mindske gas-importmængden til under Nm 3 /h, hvilket vil reducere mængden af kondensat/væske, som bliver hevet med ind i gasmodulet og forårsager overfyldte IP suge-skrubbere (V-202A/B/C). Ligeledes undgår man risikoen for at hive kondensat/væske igennem IP kompressorerne, der kan forårsage stor skade på kompressoranlægget. For at sikre gasimportmængden ikke overstiger et flow på Nm 3 /h, må import PCV ikke åbnes mere end 40 %. PCV er indtegnet på Figur 1 i afsnittet Olie og gasproduktion på Gorm. Den stående instruks foreskrev også at temperaturen på IP efterkølerne E-202 A/B/C skulle sænkes fra 37 C til 25 C. Formålet med at sænke temperaturen på IP efterkølerne var, det skulle kunne lade sig gøre under normal drift at udskille noget mere kondensat/væske i IP Flash Drum V-203 i stedet for at udskille kondensat/væske i pipelinen mellem Gorm E og Tyra Øst under eksport-mode. 18 Se bilag Stående Instruks GOC-PF-017 Michael Fugleberg Damtoft 25

26 Shutdown Den 28. august 2014 opleves der igen problemer, med kondensat/væske ved import af gas fra Tyra Øst, på trods af det mindskede gas-import flow på ca Nm 3 /h. Desuden bevirker det mindskede import flow også at opstartstiden forlænges betydeligt. Kompressor C-203B lukker ned, idet der intet overtryk er, i kompressor panelet, hvilket skyldes tab af instrumentluft. Efterfølgende lukker Injection kompressor C-204B ned grundet lavt suge-tryk, og herefter lukker hele gasmodulet ned. Figur 6: Import rates logget i Babelfish. (, 2014) Under opstart importerede man gas fra Tyra Øst med et flow på omkring Nm 3 /h, dog i perioder lidt over (Se Figur 6), på grund af restriktionerne i forhold til den stående instruks, der blev oprettet den 16. august Den stående instruks blev oprettet efter problemerne med kondensat/væske i gasmodulet ved højt import-flow den 4. august I forbindelse med opstarten var man nødsaget til at køre IP og HP kompressorerne i manuel 20, da styringen ikke kunne kompensere nok, når der ikke var tilstrækkeligt med gas at køre. På den måde var det også muligt at reducere på turbinen så snart der var tegn på væske i suge-skrubberne. Derfor var manuel drift af kompressorerne løsningen på både problemet med kondensat/væske, samt det sænkede import flow. Ved drift i Auto faldt suge-trykket så meget på IP kompressoren C-202A at LP kompressor C-4201 trippede på 19 Se bilag Shutdown Report Se bilag Mail korrespondance med Henrik Pedersen Michael Fugleberg Damtoft 26

27 grund af lavt discharge tryk, den tripper ved 15 bar 21. For at kunne betjene IP og HP kompressorerne manuel kræver det, at en mand står ved kompressorerne under hele opstarten, samt at en mand følger kompressorerne fra kontrolrummet konstant. Der opleves under opstarten desuden et shutdown af kompressor C-4201 grundet en high level alarm i fuel gas systemet på Gorm F (FT-5730). På grund af problemerne opstået under opstart, er det svært at følge alle processer fra kontrolrummet, fordi opstarten kræver 100 % fokus. Dette resulterede i, at glykolen i regeneratoren blev for varm, hvorefter den nedbrydes. Derudover fik man ikke stoppet H 2 S scavenger pumper P-3912/22, da der kom en længere pause i startforsøgene. Dette bevirkede der kom H 2 S scavenger rester med ud i flare systemet, da der under startforsøg af IP Kompressorerne, blev flaret fra PCV Dette betyder H 2 S scavenger resterne blev udskilt i flare-systemets flare drum og sendt retur til olieprocessen i V-103, hvilket forringer kvaliteten af olien. Perioden med opstartsproblemer grundet kondensat/væske varede ca. 6 døgn. 21 Se bilag 15 bar discharge tryk C-4201 Michael Fugleberg Damtoft 27

28 Forebyggende tiltag i forbindelse med shutdown På trods af restriktionerne i forhold til import-flowet ( Nm 3 /h) ifølge den stående instruks, opleves der stadig problemer med kondensat/væske fra pipelinen under import. I den forbindelse valgte man at starte op for gaskøleanlægget for igen at eksportere kondensat tør salgsgas, som ikke udskiller kondensat i pipelinen mellem Gorm E og Tyra Øst, hvilket skulle afhjælpe problemerne med den våde gas under import. I forbindelse med opstarten af gaskøleanlægget blev temperaturen på IP efterkølerne hævet til det normale set punkt på 37 C. Opstarten af gaskøleanlægget er ikke en holdbar løsning, da det netop er gaskøleanlægget, som skal udfases. Gaskøleanlæggets opstart bevirker blot produktionen kan fortsætte sin normale drift uden opstartsvanskeligheder. Som et forebyggende tiltag efter problemerne den blev det vedtaget at sende en rensegris fra Gorm E til Tyra Øst en gang i ugen. På den måde vil pipelinen blive renset oftere for kondensat/væske, der har samlet sig i pipelinens lowpoints. Tidligere blev pipelinen ikke renset særlig ofte, da det ikke var et problem, når gaskøleanlægget kørte. I hele 2013 blev der kun sendt en gris tre gange 22. Den 12. august 2014 var første gang man sendte en gris, fra Gorm E til Tyra Øst, efter nedlukningen af gaskøleanlægget. I den forbindelse modtog Tyra m 3 kondensat fra pipelinen. Da man ikke har nogen specifikke målinger på mængden af kondensat modtaget på Tyra er dette estimeret ud fra nogle beregninger foretaget af procesingeniører hos Mærsk Se bilag Pig Launching History 23 Se bilag Møde referat fra Michael Fugleberg Damtoft 28

29 Delkonklusion konsekvensanalyse De to perioder, henholdsvis og , med opstartsproblemer har givet nogle brugbare oplysninger omkring, hvordan processen reagerer uden gaskøleanlægget. Ud fra konsekvensanalysen, kan det konkluderes at det primære problem er de store mængder af kondensat som hives retur ind i gasmodulet under import af gas. De store mængder kondensat forårsager stort set problemer i hele gasmodulet, men det primære problem er overfyldte IP suge-skrubbere V- 202A/B/C. Det kan ligeledes konkluderes at kondensatet også forårsager problemer i fuel-gas anlægget på Gorm på trods af modificeringerne foretaget inden nedlukningen af gaskøleanlægget. På trods af restriktionerne i forhold til import-flowet, oplevede man stadig problemer med kondensat ved det lavere import-flow på Nm 3 /h, samt meget længere opstartstider. Et andet problem omkring opstartsproblemerne er det fokus som problemerne kræver. Dette bevirker at fokus bliver fjernet fra resten af processen, hvilket også gav problemer i forbindelse med det andet shutdown ( ). Michael Fugleberg Damtoft 29

30 Produktionstab I dette afsnit vil produktionstabene i forbindelse med opstartsproblemerne opstået efter shutdown henholdsvis d og blive undersøgt. Produktionstabene findes ved hjælp af lost oil analyser, hvor de forskellige tab er kategoriseret således, at det er muligt at finde ud af, hvilke tab der skyldtes opstartsproblemerne. Tabene bliver offshore kategoriseret ud fra et tabsklassificeringsdokument 24 udarbejdet af Mærsk, og efterfølgende godkendt onshore af de relevante afdelinger i forhold til tabet. På den måde har Mærsk et overblik over hvad de forskellige tab skyldtes. Produktionstab Figur 7: Gorm lost oil analysis to (, 2014) Kategori Liftgas (Figur 7) Well Choked Back/Closed in (Figur 7) Uplanlagte tab I alt Tønder olie (bbls) 201 bbls 895 bbls 1096 bbls 24 Dokumentet ligger på vedlagte USB. Michael Fugleberg Damtoft 30

31 Produktionstab fra til Figur 8: Gorm lost oil analysis to (, 2014) Figur 9: Halfdan lost oil analysis to (, 2014) Michael Fugleberg Damtoft 31

32 Kategori Gas processing (Figur 8) Liftgas (Figur 8) Gas processing (Figur 8) Flare (Figur 8) Other platform activities impact (Figur 9) Gas processing (Figur 8) Flare (Figur 8) Gas processing (Figur 8) Flare (Figur 8) Gas processing (Figur 8) HP Comp. (Figur 8) IP Comp. (Figur 8) Gas processing (Figur 8) IP Comp. (Figur 8) RI Comp. (Figur 8) Gas processing (Figur 8) IP Comp. (Figur 8) Uplanlagte tab Uplanlagte tab til Uplanlagte tab i alt Tønder olie (bbls) 5341 bbls 42 bbls 4984 bbls bbls 5980 bbls 9357 bbls 2412 bbls 7716 bbls 1021 bbls 587 bbls 332 bbls 2121 bbls 1135 bbls 86 bbls 955 bbls 453 bbls 74 bbls 1096 bbls bbls bbls Tab i USD bbls * 83,5 USD/bbls 25 = USD Tab i DKK USD * 5,9576 DKK/USD 26 = DKK Ud fra et samlet olietab på tønder er tabet udregnet i amerikanske dollars og til sidst i danske kroner ud fra oliepriserne samt valutakurserne den til et samlet tab på ca. 26,7 millioner danske kroner. 25 Se bilag Oil price Se bilag Valutakurser Michael Fugleberg Damtoft 32

33 Delkonklusion produktionstab Ud fra tabsklassificeringsdokumentet og lost oil analyserne er det muligt, at konstatere hvilke tab der skyldtes opstartsproblemerne, henholdsvis d og til I den forbindelse er tabet på grund af problemer med kondensatvåd gas udregnet til omkring 26,7 millioner kroner. Ud fra Lost oil analyserne fra (Se Figur 9) fremgår det, at Gorms opstartsproblemer også forårsager tab på Halfdan-platformen. Dette skyldtes, at Halfdan sender sin olie igennem produktionen på Gorm, hvilket kan forårsage tab på Halfdan når Gorm har et shutdown. Opstartsproblemerne opstod begge gange efter et shutdown, som opstod på grund af andre årsager end kondensatvåd gas. Det betyder, at de to shutdown ikke kunne have været undgået, hvilket betyder uanset problemer med kondensat eller ej ville de have forårsaget et tab. Michael Fugleberg Damtoft 33

34 Afhjælpende tiltag I dette afsnit vil jeg undersøge mulighederne for tiltag, der kan afhjælpe problemerne omkring udfasningen af gaskøleanlægget på Gorm. Erfaringerne erhvervet offshore, samt den udarbejdede konsekvensanalyse i forbindelse med nedlukningsforsøget af gaskøleanlægget på Gorm, vil blive anvendt som et redskab til udarbejdelsen af en mulig løsning således produktionen af olie og gas kan fortsætte uden brug af det ulovlige kølemiddel R22. Konsekvenser og problemer belyst i konsekvensanalysen giver en ide om, hvordan olie og gasproduktionen agerer ved drift uden nedkøling af gassen. Turen offshore gav et stort indblik i udfordringerne, som produktions- og vedligeholdelsesmedarbejderne kæmper med, grundet udfasningen af Freon gaskøleanlægget. På turen undersøgte jeg mulighederne for at løse problemerne opstået på grund af udfasningen. I det efterfølgende vil jeg kort beskrive om de forskellige løsningsforslag, som kom på tegnebrættet efter turen offshore, hvorefter jeg har udvalgt den mest sandsynlige af løsningsforslagene til en mere dybdegående undersøgelse. Turen offshore gav anledning til at undersøge følgende tre løsningsforslag: Anvende Rolf Separator V-104 som gas slug catcher. Reinject eksport gas og importere tør gas fra Tyra. Genanvende gaskøleanlæg med nyt kølemiddel. Michael Fugleberg Damtoft 34

35 Anvende Rolf Separator V-104 som gas slug catcher Platformen Rolf har en lækage på pipelinen mellem Gorm og Rolf, derfor har Rolf ikke produceret siden 2. marts Dette betyder, at Rolf separatoren V-104 på Gorm, som separerer olie, vand og gas fra produktionen på Rolf, ikke bliver anvendt. Rolf separatoren har for mange år siden været anvendt som test separator og har derfor gasafgang direkte til suge-siden af IP-kompressorerne (Se Figur 10). Figur 10: Rolf Separator V-104 med gasafgang til IP manifold. (, 2014) Som konsekvensanalysen belyser oplevede man store problemer med kondensat/væske, der fylder sugeskrubberne V-202A/B/C på suge-siden af IP-kompressorerne C-202A/B/C. Dette kan undgås ved anvendelse af Rolf Separator V-104 som gas slug catcher, således at kondensatet/væsken udskilles i V-104 inden gassen skal igennem suge-skrubberne V-202A/B/C. For at anvende Rolf Separator V-104 kræver det nogle rørmodificeringer, således at importgassen fra Tyra ledes ind i Rolf Separator V Der skal i den forbindelse undersøges om PSV og BDV kapaciteten på Rolf separatoren kan håndtere den store mængde gas. Hvis produktionen på Rolf i fremtiden startes op igen, betyder det ikke det store med hensyn til forslaget omkring anvendelse af V-104 som gas slug catcher. Det betyder blot, man kan vente med at starte 27 Se bilag Nedlukning af Rolf Se bilag Anvende Rolf som gas slug catcher. Michael Fugleberg Damtoft 35

36 produktionen op på Rolf, til produktionen på Gorm er i drift og derfor ikke har brug for import af gas længere. Konsekvensanalysen belyste også, at der var problemer med kondensat/væske i fuel-gas anlægget på Gorm. Ulempen ved at anvende Rolf Separator V-104 er, at den ikke løser problemet omkring kondensat/væske i fuel-gas anlægget, da fuel-gassen bliver taget fra import pipelinen inden Rolf Separator V Det vil kræve nogle store modificeringer på fuel-gas anlægget på Gorm for at denne løsning kan anvendes. Derfor ses løsningen omkring anvendelse af V-104 som gas slug catcher ikke som en mulig løsning på drift af olie og gasproduktionen, uden brug af gaskøleanlægget med R22 Freon som kølemiddel. 29 Se bilag Fuel-gas forsyning under import af gas Michael Fugleberg Damtoft 36

37 Reinject eksport gas og importere tør gas fra Tyra Reinjection brøndene på Gorm blev i sin tid anvendt, hvis der f.eks. opstod et shutdown på Tyra, således de ikke kunne modtage gassen fra Gorm. I den forbindelse reinjectede Gorm den overskydende gas ned i en reinjection brønd og anvendte undergrunden som et lager til den overskydende gas, der så kunne anvendes på et senere tidspunkt. Ved at reinjecte gassen var det muligt at fortsætte produktionen af olie og gas på trods af, Tyra ikke kunne modtage gassen. I dag lukker man blot af for nogle af brøndene, derfor anvendes reinjection brøndene ikke længere. Forslaget går ud på at genanvende de gamle reinjection brønde ved at reinjecte alt eksportgassen på Gorm, hvilket vil sige man stopper eksport af gas. Ved at stoppe eksport fyldes pipelinen ikke med kondensatvåd gas, som kondenserer ud. Det betyder også, at man er nødsaget til kontinuerligt at importere gas fra Tyra til opstart af kompressorer, samt til fuel-gas anlægget på Gorm. For at Gorm kan forsynes med tør gas fra Tyra kræver det en modificering på Tyra, fordi som det er i dag importeres der kondensatvåd gas fra Dan-feltet via Tyra 30. Hvis import af kondensatvåd gas fortsættes vil man blot opleve samme problem med, at gassen kondenserer ud i pipelinen mellem Gorm og Tyra. Modificeringen kunne være at importere gas fra Harald via Tyra, som er kondensattør gas, hvilket allerede er muligt, men blot via en 2 rørstrækning 30. Der skal i den forbindelse undersøges om denne rørstrækning kan levere den nødvendige mængde gas til Gorm. Reservoir-afdelingen hos Mærsk er nervøse for gas breakthrough ved at genanvende de gamle reinjection brønde 31, hvilket betyder, der er risiko for gassen siver ud i de andre brønde og på den måde bliver recirkuleret i systemet. På den måde vil gas-flowet i systemet blive større og større så længe brøndene stadig producerer gas. En anden ting er det etiske aspekt ved at stoppe en potentiel indtægtskilde i form af eksportgassen, ved at reinjecte det hele tilbage til undergrunden. Som situationen er lige nu, er det kun en af reinjection brøndene, der er klar. Det ville med fordel være godt med to, således man ikke er nødsaget til at ligge stille hvis der skal foretages vedligehold eller er problemer med brønden. Forslaget omkring anvendelse af reinjection brøndene anses ikke som en mulighed, da reservoir-afdelingen hos Mærsk forlanger mere tid til at undersøge risikoen for gas breakthrough. 30 Se bilag - PID af Import gas til Gorm 31 Se bilag Mail korrespondance Nathalie ang. gasbreakthrough. Michael Fugleberg Damtoft 37

38 Genanvende gaskøleanlæg med nyt kølemiddel Ved at genanvende den gamle fordamper E-204, med et nyt kølemiddel vil det være muligt at holde sig til det oprindelige design af gasmodulet og måden at behandle gassen på Gorm på. Som det ses i konsekvensanalysen, hvor det belyses, at problemerne hovedsageligt skyldtes den kondensatvåde gas, som kondenserer ud i pipelinen mellem Gorm og Tyra. Ved fortsat at køle gassen på Gorm, er det muligt at eksportere kondensattør gas, hvilket løser problemet omkring kondensat udskilt i pipelinen. Den 18. september 2014 var jeg til et møde 32 med Jeppe Christensen, Sales Manager fra Johnson Controls Denmark ApS. Jeppe var indkaldt til at belyse mulighederne for at anvende det eksisterende køleanlæg med et nyt kølemiddel. I forbindelse med mødet konkluderede Jeppe Christensen, at det umiddelbart bedste bud på en erstatning for kølemidlet R22 Freon, er det naturlige kølemiddel R290 Propan, som er et mere miljøhensigtsmæssigt kølemiddel og som har nogenlunde de samme køletekniske specifikationer (undersøges nærmere senere i dette afsnit). Desuden har produktionsmedarbejderne offshore erfaring med håndteringen af kulbrintegasser, og man undgår at anvende for mange forskellige typer kemikalier på platformen. Det er ikke muligt at genanvende de gamle kompressorer, samt de eksisterende kondensatorer. Dette skyldtes, at kompressorerne er overdimensionerede, idet produktionen har ændret sig, og det formodes at kondensatorerne har en lækage. Anlægget er desuden helt tilbage fra 1980, dog med en større renovering i Ved at genanvende den gamle fordamper, er det muligt at implementere alt på kølemiddelssiden af anlægget (kompressorer, kondensator, receiver osv.) uden at skulle lukke ned for gasproduktionen på Gorm. Dette er fordi procesgassen løber på rørsiden af fordamperen, hvilket betyder der ikke skal laves nogen modificeringer på processiden. Løsningen med at genanvende den gamle fordamper med nyt kølemiddel anses umiddelbart som værende den mest optimale, hvorfor der vil blive foretaget en mere dybdegående undersøgelse af denne. I udarbejdelsen af løsningsforslaget vil placeringsmuligheder af anlægget, køletekniske specifikationer for kølemidlet Propan, ATEX lovkrav, kuldebehov som produktionen er i dag, samt implementeringstid og økonomi blive undersøgt. Ud fra det udarbejdede løsningsforslag vil det være muligt at konkludere om løsningen kan løse problematikken omkring den kondensatvåde gas på Gorm. 32 Se bilag Mødereferat 18. september 2014 Johnson Controls. Michael Fugleberg Damtoft 38

39 Tilbud fra Johnson Controls På baggrund af mødet den 18. september er et tilbud blevet udarbejdet af Johnson Controls 33. Tilbuddet består af en Chiller-unit, som indeholder en 1-trins kompressor med olieudskiller (SAB 233L), en motor (ABB 400kW 400V), en søvandskølet kondensator og en receiver, alt sammen monteret på en fælles bundramme (Se Figur 11) med et overdækket kabinet i rustfrit stål. Figur 11: Skitse af ny Chiller unit Gorm (Uden kabinet). Til at kapacitetsregulere kompressoren er der også en medfølgende frekvensomformer, den er dog ikke ATEX godkendt og skal derfor placeres i et ikke klassificeret område (ATEX og zoneklassificering beskrives senere). Prisen for kompressor-enheden er: DKK. Offshore skal følgende etableres (Ikke inkluderet i tilbuddet fra Johnson Controls): - Rørføring af væskeledning og sugeledning til fordamper. - Rørføring af søvand til køling af kondensator. - Afblæsning af sikkerhedsventiler til det fri eller flare system. - Trykluft til panel (ATEX). - El installation til motor og Unisab panel - Signal kabel mellem Unisab panel og frekvensomformeren. Der er i tilbuddet fra Johnson Controls ikke medregnet ekspansions system/niveauregulering, ventiler og olie-tilbageføringssystem monteret på fordamperen, da det skal undersøges om det nuværende kan anvendes til propan. 33 Se Bilag Tilbud fra Johnson Controls Michael Fugleberg Damtoft 39

40 Tilbuddet indeholder ingen fordamper, da ideen er at genanvende den gamle fordamper E-204. Fordamper E-204 er en rørvarmeveksler med procesgassen på rørsiden og kølemidlet løber omkring rørene i fordamperen (Se Figur 12). Figur 12: PID af fordamper E-204. (, 2014) Michael Fugleberg Damtoft 40

41 R22 vs R Figur 13: Sammenligning af R22 og R290. Ved sammenligning af de to kølemidler er det muligt at få et overblik over den køletekniske drift af det nye anlæg i forhold til driften af det gamle. Figur 13 viser de to kølemidlers køletekniske specifikationer. Ud fra diagrammet ses, at trykniveauer samt normal kogepunkt er meget ens for de to kølemidler. Kølemidlets normal kogepunkt defineres som den temperatur kølemidlet har, når det koger ved atmosfæretryk. R22 ligger i sikkerhedsgruppe 1, hvilket vil sige, at det er blandt de kølemidler, som er mindst farlige. R22 er derfor ikke brændbar og ikke umiddelbar farlig for mennesker. R290 ligger derimod i sikkerhedsgruppe 3, hvilket er gruppen betegnet som den farligste, da propan er i blandt kølemidlerne som betegnes som meget brandfarlige/eksplosive. Miljømæssigt er R290 noget mindre miljøskadeligt end R22, hvilket kan ses ud fra GWP (Global Warming Potential) og ODP (Ozon Depletion Potential) for de to kølemidler. Dette er selvfølgelig vigtigt, da hele formålet med at anvende R290 frem for R22 er kølemidlets bedre miljømæssige specifikationer. ODP er et tal for kølemidlets ozonslagsnedbrydende effekt. Kølemidlet R12 er anvendt som reference med en værdi på 1. R22 har en ODP på 0,05, hvilket er forholdsvis lavt, men R22 hører stadig ind under de typer kølemidler, som er omfattet af Montreal Protokollen. GWP er et udtryk for kølemidlets evne til at virke som drivhusgas. I dette udtryk anvendes CO 2 som 34 (Nielsen, Noget om Køleteknik Bind 1, 2010) side 238 til 242, 257 og 276 til 278. Michael Fugleberg Damtoft 41

42 reference, da det er den overvejende drivhusgas i atmosfæren. CO 2 har en værdi på 1 (For en tidshorisont på 100 år) 35. Nederst på Figur 13 er lavet en køleteknisk sammenligning af de to kølemidler ved en kuldeydelse på 20 kw, -30 C fordampningstemperatur med 10 K overhedning, Kondenseringstemperatur på -10 C med 5 K underkøling og en isentropisk virkningsgrad på 1. R290 har en højere fordampningsentalpi (Qe) end R22, hvilket vil sige R290 kan optage mere energi pr. kg kølemiddel end R22. Dette er også grunden til q m for R290 er lavere end for R22, da der ved brug af kølemidlet propan ikke er behov for en ligeså stor mængde kølemiddel i kg/h cirkulerende i systemet for at optage samme energi som R22. Da de to kølemidler stort set har samme værdi for q v, som er mængden af kølemiddel i m 3 /h, der skal transporteres gennem suge-ledningen, kan de samme rørstørrelser på fordamper-siden anvendes. COP godhedsfaktoren for de to kølemidler er meget ens, hvilket også er en af grundene til kølemidlet R290 er en god erstatning for R22. COP faktoren er forholdet mellem køleeffekten opnået og kompressorens tilførte effekt. Ud fra sammenligningen af de to typer kølemiddel, kan det konkluderes, at R290 vil fungerer som en god erstatning for R22 Freon. 35 (Gundtoft & Lauritsen, Køleteknik, 2003) Side 169. Michael Fugleberg Damtoft 42

43 Kuldebehov/Procesændring Det oprindelige design er helt tilbage fra 1980 (Renoveret 1993), hvor produktionen på Gorm så noget anderledes ud, i forhold til produktionen i dag, hvilket giver anledning til at undersøge flow, gas kompositionen og kuldebehovet ud fra, hvordan processen er i dag. Designet 36 af det nuværende gaskøleanlæg på Gorm (1993): Processide: Gas temp. ind: 7.2 C Gas temp. ud: -6.7 C Flow: 40 Nm 3 /s Kuldebehov: 1700 kw Anlægsside ved 100 % Kapacitet: Fordampningstemperatur: -13,4 C Kondenseringstemperatur: 29,2 C Kuldeydelse: 1949 kw Kraftforbrug: 515 kw Kuldebehovet for fordamperen tilbage i 1993 var udregnet ud fra et flow på: Nm s s h Nm h For at undersøge hvilket flow, der er i gennem gaskøleanlægget på processiden som produktionen er i dag, har jeg logget nogle målinger ved hjælp af programmet Babelfish. Der er ikke nogen flowmålinger lige ved køleanlægget, det er derfor nødvendigt at foretage målingerne på gasafgangssiden af alle separatorerne på Gorm, for derefter at udregne det samlede flow. Eftersom gassen efter separatorerne skal igennem IP kompressorerne og derefter igennem gaskøleanlægget, vil denne måling være udmærket, der vil dog skulle medregnes en lille usikkerhed i forhold til den gas der eventuelt flares inden gaskøleanlægget. (Se evt. Figur 1 i afsnittet omkring Olie og gasproduktion på Gorm.) Målingerne er foretaget over fire døgn fra :05:00 til :05:00 med en 5 min. time sample. Figur 14 næste side viser det samlede gennemsnitlige flow, som vil gennemstrømme gaskøleanlægget, hvilket vil sige Nm3/h. 36 Se bilag Teknisk specifikation gas Chiller 1993 Michael Fugleberg Damtoft 43

44 Figur 14: Total flow Chiller. Figur 15 viser en øjebliksværdi af flowet fra gasafgangene på separatorerne på Gorm logget i Babelfish. Figur 15: Øjebliksværdi af flowet fra gasafgangene på separatorerne på Gorm logget i Babelfish. (, 2014) For at sikre det nye gaskøleanlæg mod fremtidige produktionsændringer har tilbuddet fra Johnson Control lavet sin kuldebehovsberegning for fordamperen ved et flow på 21, kg/s. For at omregne dette flow til Nm 3 /h skal jeg kende densiteten ud fra den gaskomposition som gassen har i dag 38. Densiteten, som er 37 Se bilag Fordamper beregning Johnson Controls 38 Se bilag Gas kompositionen 2014 Michael Fugleberg Damtoft 44

45 fundet ud fra gaskompositionen som den er i dag, er fundet ved hjælp programmet Mysolv til 0,84 39 kg/nm 3. Flowet i Nm 3 /s ser således ud: 21, 4576 kg s 0, ,54 Nm s Nm h 3 kg Nm Beregningen foretaget af Johnson Controls ser således ud: Processide 40 : Gas temp. ind: 16 C Gas temp. ud: 4 C Flow: 25,54 Nm 3 /s Kuldebehov: 1212,4 kw Anlægsside ved 100 % Kapacitet 41 : Fordampningstemperatur: -7 C Kondenseringstemperatur: 35,6 C Kuldeydelse: 1339,6 kw Kraftforbrug: 347,8 kw Med det ekstra medregnede flow er det forberedt, hvis produktionen skulle ændre sig, denne produktionsændring kunne være hvis Rolf og Dagmar begyndte at producere igen. Ved dette flow er der også forberedt til forøgelse af liftgas-mængden. Temperaturen på gassen er på Johnson Controls udregning foretaget med en indgangstemperatur på 16 C og en udgangstemperatur på 4 C. Udgangstemperaturen på 4 C er bestemt, ud fra at den laveste forventede temperatur på havbunden er 5 C 42. Ved at slå kondensat/væske ud af gassen ved 4 C, er man sikker på der ikke udskilles yderligere kondensat/væske ud i pipelinen mellem Gorm og Tyra så længe havbundstemperaturen ikke kommer under 4 C. Fordamper E-204 er også af ældre dato, så ved at anvende en temperatur omkring 4 C belastes materialet ikke unødvendigt, samt der ved denne temperatur er mulighed for at øge flowet på processiden. Det vil selvfølgelig med fordel kunne undersøges om udgangstemperaturen på gassen kan komme længere ned end de 4 C, hvilket sikrer et lavere kulbrintedugpunkt på eksportgassen. 39 Se bilag Densitetsudregning vha. Mysolv. 40 Se bilag - Fordamper beregning Johnson Controls 41 Se bilag Kompressor og kondensator beregning Johnson Controls 42 Se bilag Mødereferat 18. september 2014 Johnson Controls. Michael Fugleberg Damtoft 45

46 Placering af kompressor-enhed fra Johnson Controls Turen offshore gav anledning til at undersøge placeringsmulighederne af den nye kompressor-enhed. Område er et overdækket område, men med åbninger til det fri i siderne. Dette bevirker, der kan forekomme naturlig ventilation, hvilket er godt med hensyn til, hvis der skulle opstå lækage på kølemiddelsiden af det nye køleanlæg. Omkring midten af område 10 er der en åben plads på omkring 6 x 6 m 44, hvor den nye kompressor-enhed kan placeres, som har målene 5,85 m x 3,9 m (Se Figur 16). Dette område var egentlig tiltænkt som lager, men det kunne med fordel flyttes til det område, hvor de eksisterende kølekompressorer er placeret nu 45, som kan fjernes så snart der lukkes endeligt ned for gaskøleanlægget. Figur 16: Skitse af kompressor-enhed med mål - L 5,85 m x B 3,9 m. 43 Se Bilag Oversigtstegning område 10 Gorm 44 Se Bilag Placering af Chiller (Område 10) 45 Se Bilag Oversigtstegning kølekompressorer Michael Fugleberg Damtoft 46

47 For at placere køleanlægget i område 10 skal den løftes ned gennem taget ved hjælp af kranerne på Gorm C. I den forbindelse er vægt på enheden samt kran kapaciteten undersøgt. Den nye kompressor-enhed har en vægt på omkring tons 46 og kran kapaciteten på Gorm C er 24 tons 47, kranerne kan derfor godt løfte enheden fra Johnson Controls. Desuden er der løse plader i krandækket/taget til område 10, hvilket gør det muligt at løfte det direkte ned gennem krandækket/taget 48. Fordelen ved at placere kompressor-enheden i område 10 er den forholdsvis korte afstand til den eksisterende fordamper E-204. Det ses på Figur 17 at der er niveau forskel mellem område 10 og modul 5, hvilket gør det muligt at lave rørføring af væskeledning og sugeledning 49 mellem kompressor-enheden og fordamper E-204 som vist på Figur 17. Figur 17: Placering af Chiller i forhold til Fordamper E-204 I modul 5 er også placeret alle IP-efterkølerne E-202A/B/C. IP-efterkølerne er søvandskølet og det betyder, der er mulighed for at lave rørføring af søvand til den søvandskølede kondensater på den nye kompressorenhed 49. El forsyningen kan trækkes via de allerede eksisterende kabelbakker, fra 400 V tavlen i tavlerummet 49. Tavlerummet kan med fordel også anvendes til placering af frekvensomformeren, der skal være i et ikke klassificeret område (Zoneklassificering beskrives senere i dette afsnit). Tavlerummet er et overtryksmodul således der ikke kan trænge gas ind. 46 Se bilag Chiller unit vægt 47 Se bilag Kran kapacitet 48 Se bilag Oversigtstegning krandækket 49 Se bilag Rørføring og el installation Chiller. (På bilagene er Fordamper = blå, IP-efterkølere = gul, tavlerum = rød). Michael Fugleberg Damtoft 47

48 ATEX På Gorm anvendes ATEX-direktiverne til klassifikation af eksplosionsfarlige områder. ATEX står for AThmosphere EXplosible, hvilket på dansk betyder eksplosiv atmosfære. Der findes to ATEX-direktiver, det ene direktiv (1999/92/EF) indeholder klassificeringer af områder, hvor der kan forekomme eksplosiv atmosfære og det andet direktiv (94/9/EF) indeholder retningslinjer og krav til materiel anvendt i områder, hvor eksplosiv atmosfære kan forekomme 50. Eksplosiv atmosfære skal Ifølge ATEX-direktiverne klassificeres som følgende (bekendtgørelse nr. 590 af 26. juni 2003 om klassifikation af eksplosionsfarlige områder, bilag 1 51 ): Zone 0 - Områder, hvor der uafbrudt eller i lange perioder eller ofte forekommer eksplosiv atmosfære bestående af en blanding af brændbare stoffer i form af gas, dampe eller tåger med luft. Zone 1 Områder, hvor det kan forventes, at der ved normal drift lejlighedsvis forekommer eksplosiv atmosfære bestående af en blanding af brændbare stoffer i form af gas, dampe eller tåger med luft. Zone 2 Områder, hvor det ikke forventes, at der ved normal drift forekommer eksplosiv atmosfære bestående af en blanding af brændbare stoffer i form af gas, dampe eller tåger med luft, eller hvis dette sker, da kun i korte perioder. Område 10 og Modul 5 på Gorm er klassificeret som Zone Dette betyder at områderne, hvor den gamle fordamper, samt den nye kompressor-enhed skal placeres, har den rette zone klassificering. Område 10 er dog kun delvist klassificeret som Zone 2, men med implementeringen af den nye kompressor-enhed med det brandfarlige propan som kølemiddel skal hele området sandsynligvis klassificeres som Zone 2. Ikke klassificerede zoner på Gorm som tavlerum, beboelse, kontrolrum osv. er overtryksmoduler, således der ikke kan trænge eksplosive gasser ind i modulerne. Gaskøleanlægget leveret af Johnson Controls skal overholde reglerne ifølge ATEX-direktivet omkring krav til materiel anvendt i områder, hvor eksplosiv atmosfære kan forekomme (94/9/EF) 53. Derfor skal materialet (primært elektronik) på anlægget være sikret mod at kunne antænde en eksplosiv atmosfære. Ud fra tilbuddet fra Johnson Controls, ses at elektriske dele er ATEX godkendte 54. Unisab-panelet anvendt på kompressoren opnår ATEX godkendelse, når panelet tilsluttes trykluft, således der opstår overtryk i panelet så der ikke kan trænge brandfarlige gasser ind i panelet. 50 (Maskinsikkerhed ApS) 51 (Retsinformation, 2000) 52 Se bilag Zone klassificering område 10 og modul 5 53 (Europa-Parlamentets og Rådets direktiv 94/9/EF, 1994) 54 Se bilag Tilbud Johnson Controls Michael Fugleberg Damtoft 48

49 Da gaskøleanlægget kan forårsage en eksplosiv atmosfære grundet det brandfarlige kølemiddel Propan, skal anlægget EX-mærkes. Gasdetektorer På Gorm er der opsat gasdetektere til at detektere gaslækager fra produktionen i alle zoner, hvor eksplosiv atmosfære kan forekomme. I den forbindelse er det undersøgt om de eksisterende gasdetektorer kan detektere, hvis en propangas lækage skulle opstå på kølemiddelssiden af gaskøleanlægget. Jeg har været i kontakt med Thomas Dave Baekgaard fra afdelingen Technical Facilities 55, angående detektorerne placeret på Gorm. Detektorerne på Gorm kan umiddelbart godt anvendes, men kræver en kalibrering, således de kan detektere propangas. Detektorerne er, som de er nu, kalibreret til metangas da den producerede gas på Gorm hovedsageligt består af Metan. Det vil derfor være nødvendigt at opsætte nogle detektorer, som er kalibreret til propangas. Det er også vigtigt at kigge på de to gassers massefylde, da metangassen har en mindre massefylde end luft og vil derfor stige op af, hvorimod propangassens massefylde er større end luft og vil derfor søge ned af. Dette er vigtigt at have med i overvejelserne i forbindelse med placeringen af detektorerne. Densitet ved 0 C og 1,013 bar 56 : Luft, atm - 1,2930 kg/m 3 Metan - 0,7175 kg/m 3 Propan - 2,019 kg/m 3 55 Se bilag Mail korrespondance med Thomas Dave Baekgaard 56 (Gundtoft, Lauritsen, & Eriksen, Termodynamik, 2004) tabel 10.6 side 241. Michael Fugleberg Damtoft 49

50 Økonomi og implementeringstid For at få en idé om implementeringstiden, samt økonomien omkring implementeringen af den nye Kompressor-enhed, har jeg været til møde med Michael Erting 57, Technical Concepts and FEED. Michael Erting har stor erfaring med planlægning af større projekter offshore hos Mærsk. I forbindelse med mødet med Michael Erting fik jeg indsigt i processen fra tegnebrættet til implementeringen offshore. Den første del af fasen er udarbejdelsen af et forslag, hvor der er fokus på omkostninger, design og hvilke materialer, der skal anvendes - Denne proces kan tage ca. 3-4 måneder. Næste del af fasen er fremlæggelse af forslaget til Dan/Gorm Asset, som har det daglige arbejde onshore med platformene Gorm og Dan. Hvis Dan/Gorm Asset ser potentiale i forslaget, skal den medregnes i næste års budget, hvor der skal foregå en økonomisk godkendelsesprocedure i samarbejde med partnere til Mærsk Denne proces vil tage omkring 1 år. Herefter skal enheden bestilles Forventet leveringstid 8-9 måneder 58. Derefter går man i dialog med medarbejderne offshore. Her fremlægges løsningsforslaget (skitseprojektet), således de kan komme med inputs omkring rørføring, placering osv. Nu er vi nået til implementeringsfasen, hvor Michael Erting har et estimeret bud på implementeringstiden offshore, til ca. 1 år. Alt efter prioriteten kan ting fremskyndes, og nogle af tingene kan klares sideløbende. Derfor er Michael Ertings bedste bud på mellem 2,5 år 3,5 år. Med hensyn til det økonomiske perspektiv, mener Michael Erting at implementeringen af den nye kompressor-enhed, vil koste et sted mellem 25 og 30 millioner kroner inkl. kompressor-enheden fra Johnson Controls. 57 Se bilag Mødereferat med Michael Erting. 58 Se bilag Leveringstid Chiller-Unit Michael Fugleberg Damtoft 50

51 Delkonklusion afhjælpende tiltag Baseret på udarbejdelsen af undersøgelsen kan det konkluderes, at ved implementering af den nye kompressor-enhed og genanvendelse af fordamper E-204 med det naturlige kølemiddel Propan, vil problemet med den udskilte kondensat/væske i pipelinen være løst, da kondensatet nu vil udskilles i L.T. Separator V-107 i stedet for i pipelinen. Præcis som det oprindelige design, men blot med en anden type kølemiddel. Det vil ved implementeringen ligeledes være muligt, ved placering af kompressor-enheden i område 10, at overholde lovkravene i henhold til ATEX-direktiverne. Problemet med løsningsforslaget omkring implementeringen af kompressor-enheden fra Johnson Controls, er den forholdsvis lange implementeringstid på 2,5 til 3,5 år. Da problemet er et nuværende problem og der er en deadline i forhold til udfasningen af kølemidlet R22, er det derfor nødvendigt at finde en mere kortsigtet løsning indtil implementeringen af den nye kompressor-enhed er færdig. Alternativt er, at acceptere lange opstartstider efter et shutdown. For at have en ide om holdbarheden på løsningen omkring implementeringen af en ny kompressor-enhed er det relevant at have fokus på Gorms fremtidige gasproduktion (eksportmængde). Den dag hvor eksporten af gas på Gorm ophører, vil det være nødvendigt at importere gas kontinuerligt fra Tyra. Det betyder, at gaskøleanlægget ikke længere er en nødvendighed for fortsat drift af produktionen på Gorm. Gorms fremtidige gasproduktion undersøges derfor i det efterfølgende afsnit. Michael Fugleberg Damtoft 51

52 Fremtidig gasproduktion Gorm I dette afsnit vil jeg undersøge Gorms fremtidige gasproduktion. I den forbindelse vil jeg, bl.a. ud fra loggede målinger, foretaget ved hjælp af programmet Babelfish, udarbejde en Excel-baseret udregning til at give et estimeret gæt på mængden af den fremtidige gaseksport. På Figur 1 i afsnittet omkring olie og gasproduktion på Gorm, er på procesdiagrammet indtegnet, hvor målingerne foretages af gas-flowet fra separatorerne, hvilket kan anvendes til at lette forståelsen af dette afsnit. Test Separator V-3403 er dog ikke indtegnet på procesdiagrammet. I et reservoir er det, det høje tryk, som driver olien ud mod et lavere tryk. I takt med at produktionen stiger, vil trykket falde, og på et tidspunkt blive så lavt, at der ikke længere kan produceres fra feltet, hvilket kaldes slutningen på feltets levetid 59. For at opretholde trykket i reservoiret kan der injiceres vand ind i reservoiret via waterinjection brønde. Desuden kan liftgas anvendes, til at ændre massefylden på olien i c- tubingen og dermed øge flowet. På Gorm benyttes både waterinjection og liftgas, men grundet de mange produktionsår, er reservoirets produktion af olie og gas ikke ret høj længere. For at give et estimeret bud på mængden af den fremtidige gaseksport, er jeg nødt til at kende brøndenes liftgas forbrug samt deres frie produktion, hvilket vil sige den gas brøndene reelt producerer. Liftgas anses ikke som gasproduktion, da det er gas som hele tiden recirkuleres. Derudover skal hele Gorm platformens gas forbrugere (Fuel-gas, HP-flare, LP-flare osv.) udregnes således det er muligt at opstille regnestykket. Alle flowmålinger logget i forbindelse med udregningen af den fremtidige gasproduktion på Gorm er opgjort ved hjælp af programmet Babelfish, foretaget over fire døgn fra :05:00 til :05:00. Alle målingerne er foretaget med en 5 min. time sample. På de fire døgn, hvor målingerne er foretaget på Gorm F, kørte to af de tre water-injection pumper, samt LP kompressor C-4201 og Deaerator V Fuel gas forbrugerne i drift under målingerne på Gorm C var Tandemkompressor C-201/205, en IP kompressor, en HP kompressor og tre ud af de fem generatorer. 59 (Hansen, 2014) Side 49. Michael Fugleberg Damtoft 52

53 Flowmålinger og beregninger Gorm har ikke flowmålinger på alt i gasprocessen, det har derfor været nødvendigt at udregne liftgas mængden og den frie gasproduktion. For at udregne liftgas mængden og brøndenes frie produktion skal alle Gorms gas forbrugere findes. I den forbindelse er der foretaget målinger af følgende 60 (se Figur 18): Samlet flow fra separatorerne. Fuelgas forbrugere på henholdsvis Gorm F og Gorm C 61. Stripping gas Glykol anlæg. HP-Flare og LP-Flare. Export gas mængden. Figur 18: Flowmålinger logget i Babelfish. 60 Se bilag Loggede målinger Babelfish 61 Se bilag Fuel-gas forbrugere Gorm (Gorm design manual) Michael Fugleberg Damtoft 53

54 Ud over fuel gas forbruget på henholdsvis Gorm F og Gorm C anvendes noget af den producerede gas som stripping gas i glykolanlægget, samt der går noget gas til henholdsvis HP-Flare og LP-Flare. Når det samlede flow, gasforbrugerne samt eksport gasmængden kendes, er det muligt at udregne liftgas mængden. Liftgas Samlet Flow Stripping Gas HP Flare LP Flare Fuel GormC Fuel Gorm F Export Liftgas Nm h 117 Nm h 632 Nm h 840 Nm h 5348 Nm h 5928 Nm h 3918 Nm h 3 Liftgas Nm h Når mængden af liftgas kendes er det muligt at udregne brøndenes frie gas produktion. Fri gasproduktion Samlet Flow Liftgas 3 3 Fri gasproduktion Nm h Nm h 3 Fri gasproduktion 16783Nm h Figur 19: Liftgas mængde samt fri produktion Gorm. Michael Fugleberg Damtoft 54

55 Eksport-program Gorm 62 For at give et estimeret bud på fremtidens gaseksport mængde på Gorm, er det nødvendigt at antage et fald i brøndenes produktionsevne. For at have en ide om, hvor meget brøndene på Gorm falder i produktion, har jeg kontaktet Luc Charrier, Well Optimization Engineer, for at undersøge, hvilket procentmæssigt fald i brøndenes produktionsevne, det vil være realistisk at anvende i udregningen omkring den fremtidige eksportmængde af gas på Gorm. Udover brøndenes Natural decline som det hedder på engelsk, er det også nødvendigt at medregne en stigning i liftgassen, hvilket betyder øget fuel-gas forbrug, da kompressorerne skal komprimere mere gas. Derfor er det i det Excel udviklede program 63 muligt at medregne en procentvis stigning i fuel-gassen kun medregnet med fuel-gas forbrugere som påvirker liftgassen, samt indtaste brøndenes Natural decline (Se Figur 20). Figur 20: Mulighed for Indtastning af Natural decline og fuel-gas forøgelse på grund af det højere behov for liftgas. Som produktionen er i dag, anvendes en HP-kompressor og en IP-kompressor, men bliver man i forbindelse med liftgas-forøgelsen nødsaget til at starte en HP- eller IP kompressor mere op, vil det hurtigt gå ud over eksportmængden af gas. Det er derfor også muligt at medregne ekstra fuel-gas forbrugere, hvis man vil undersøge, hvilken effekt for eksempel en ekstra IP-kompressor har på gaseksporten. Jeg vil i det følgende give et eksempel på anvendelse af programmet med de mest sandsynlige antagelser for at give et billede af Gorms fremtidige gaseksport. 62 Programmet Export Forecast findes på vedlagte USB. 63 Se bilag Export Forecast Michael Fugleberg Damtoft 55

56 Som tidligere nævnt, er man nødt til at antage et procentvis fald af brøndenes produktionsevne. Luc Charrier oplyser, at brøndenes natural decline på Gorm ligger i området 8-12 % pr. år 64. I den forbindelse har jeg i min udregning regnet med en natural decline på 10 % pr. år. I forbindelse med brøndenes fald i produktionsevne er det nødvendigt at øge sin mængde af liftgas, hvilket medfører øget fuel-gas forbrug, derfor har jeg antaget en procentvis stigning på 5 % i fuel-gas forbruget på de forbrugere, som har indflydelse på liftgassen (kompressorer). Figur 21: Forecast med 10 % Natural decline og 5 % fuel-gas forøgelse. Ved at indtaste 10 % Natural decline og 5 % fuelgas forøgelse kan det ses på Figur 21, at det totale fuel-gas forbrug stiger med 198 Nm 3 /h på årsbasis, samt den frie produktion falder med 10 % fra Nm 3 /h til Nm 3 /h også på årsbasis. Dette betyder at, eksporten af gas vil være faldet fra 3918 Nm 3 /h til 2042 Nm 3 /h efter et år. 64 Se bilag - Mail korrespondance med Luc Charrier Michael Fugleberg Damtoft 56

57 Gas Export Nm3/h Aarhus Maskinmesterskole Gas Export Forecast Months Figur 22: Gas eksport forecast ved 10 % Natural decline og 5 % fuel-gas forøgelse. Figur 22 viser ved aflæsning af kurven, at eksporten af gas vil ramme 0 Nm 3 /h efter ca. 27 måneder ved de indtastede værdier fra Figur 21. Delkonklusion fremtidig gasproduktion Gorm Ud fra de estimerede udregningerne foretaget i afsnittet omkring Gorms fremtidige gasproduktion, vil gaseksporten ophøre efter ca. 27 måneder. Til den tid er man derfor nødsaget til at importere gas kontinuerligt fra Tyra. Dette er kondensatvåd gas fra Dan platformen, hvilket betyder man sandsynligvis vil opleve de samme problemer med kondensat udskilt i pipelinen. Det vil i den forbindelse være relevant at undersøge muligheden for at lave nogle modificeringer på Tyra, således der sendes kondensattør gas til Gorm eller finde en måde, hvorpå den kondensatvåde gas kan behandles på Gorm. Problematikken, som vil opstå i forbindelse med gaseksporten ophører, har ikke noget med nedlukningen af gaskøleanlægget at gøre. Michael Fugleberg Damtoft 57