| Syngende
rør gir problemer
Hyling, brumming og vibrasjon i
rørene som fører gass fra flytende plattformer til
ledningsnettet inn til land, skaper utfordringer for norske oljeselskap.
 |
STRENG MED BEVEGELSE: Stigerørene danner
en navlestreng mellom brønnene på havbunnen (her
utelatt på tegningen) og den flytende plattformen.
Foto: Statoil |
|
De siste par årene har gass blitt transportert
i store mengder i fleksible stigerør fra flytende plattformer
ute i Nordsjøen. Diameteren på disse stigerørene
kan komme opp i 16-17 tommer, og de fungerer som bevegelige «slanger»
bygd opp lagvis av ulike typer stål- og plastmaterialer. I
tillegg til å føre gass fra plattform til rørledningsnettet
som går inn til land, danner stigerørene også
selve navlestrengen mellom brønner og plattform. På
samme måte som en støvsugerslange, har rørene
innvendige riller for at plattformene skal kunne bevege seg i bølgene.
Det er langsetter disse rillene man tror problemet oppstår.
VIRVELDANNELSE • Lengden
på stigerørene avhenger av vanndypet, og på 300
meters vanndyp bruker man typisk 700-800 meter lange stigerør.
Når gasstrømmen beveger seg framover, bygger det seg
opp små virvler i fordypningene, og av og til danner disse
lydbølger. På Åsgard B merket man problemet etter
kort tids produksjon. Hylingen og vibrasjonen i stigerørene
forplantet seg også til prosessanlegget ombord, og det ble
registrert utmattingssprekker i enkelte ståldetaljer på
rørsystemet oppe på plattformen. Øyeblikkelige
tiltak ble satt i verk, men i ettertid er tilsvarende fenomen registrert
på 5-6 andre plattformer i Nordsjøen.
 |
RILLER: Det er
de innvendige rillene i stigerøret som skaper problemer.
Når gasstrømmen (de røde pilene) beveger
seg framover, oppstår det små virvler i fordypningene
som rillene skaper. Dette gir igjen forstyrrelser i gassflyten
og danner av og til lydbølger.
Illustrasjon: Jan H. Johansen,
SINTEF Media |
|
– Vi snakker om en form for hyling
som om vi blåser i et elektrikerrør, sier forsker Øyvind
Hellan på Marintek. – Ingen har full oversikt over hvilke
basismekanismer som Det vi vet, er at det oppstår svingninger
gassen og at rørene begynner «å synge Hastigheten
på gasstrømmen bestemmer tonehøyden.
Løsningen på problemet har til
nå vært å redusere hastigheten på gassen
som sendes ut fra plattformen, men detter er ikke en tilfredsstillende
løsning i lengden. Men nå går Marintek og andre
SINTEF-forskere innenfor fagområder som energi, akustikk og
flerfase sammen i et tverrfaglig treårig program. Ved hjelp
av 20 millioner fra Norges forskningsråd, Statoil, Norsk Hydro
engelske Wellstream, skal problemet med «Singing risers»
løses.
GRADVIS TILNÆRMING
• Utfordringen for forskerne blir å beskrive de fysiske
mekanismene bak problemet. Hva er grunnen til at fenomenet oppstår?
Hva gjør centimeter store virvler blir en utfordring for
gasstransporten?
I høst startet forskere fra akustikkmiljøet
med basisforsøk i småskala. Tor Arne Reinen på
avdeling for Akustikk ved SINTEF IKT forteller at forskerne har
benyttet rør på én tomme i stedet for 15 tommer,
at de har blåst inn luft i stedet for naturgass. Skalamodellene
oppviser imidlertid nøyaktig det samme som på plattformene:
en høy hyling.
– Vi tror dette er et samvirke mellom
flere fysiske fenomen. Når virveldannelsene produserer lyden
– og denne kommer opp i tilstrekkelig styrke, ser det som
om lyden virker tilbake og forsterker virvlene ytterligere. Vi får
altså en gjensidighet mellom virveldannelse og akustikk, sier
Reinen.
Strømningseksperter ved SINTEF Materialer
og kjemi har også gjort beregninger på rørfenomenet
siden i høst. – Vi har blant annet beregnet hva som
skjer inne i en «cavity», et én centimeters rillerom,
og ser klare sammenhenger mellom periodisk hyling og forhold som
geometri, hastighet og gassegenskaper, sier Stein Tore Johansen.
Ved hjelp av geometrisk design tror han det skal være mulig
å utforme røret slik at man unngår problemet.
Men fortsatt gjenstår mange beregninger. Snart vil vi forskerne
gå over til forsøk i en mellomskala testsløyfe
ved SINTEFs Flerfaseanlegg, og mot 2007 vil man avslutte med å
kjøre fullskala forsøk og etterligne forholdene som
finnes offshore.
Av Åse Dragland
Kontakt: Øyvind Hellan, Marintek
Tlf: 73 59 55 16 E-post: oyvind.hellan@marintek.sintef.no
|
