Kald krig mot hydratene

Den selvlysende, grønne stripa på gulvet foran meg viser veien ut. Jeg tar på meg vernebrillene, vel vitende om at SINTEF-forsker Roar Larsen har gitt klar beskjed: «Dersom brann eller eksplosjoner oppstår; følg stripa. Så møtes vi til opptelling bak brakka i skråninga.»

– Alt OK?

– OK.

Så er vi er klare. Til å entre en lukket laboratorieverden ved SINTEFs flerfaseanlegg like utenfor Trondheim. Her skal vi se nærmere på et forsøk som, om det lykkes, kan spare oljebransjen for millioner av dollar.

Eksplosiv vare

Årsaken til sikkerhetsprosedyren er at forskerne eksperimenterer med en av naturens mest eksplosive og brennbare forbindelser – gasshydrater. Disse isliknende klumpene som dannes av vann og naturgass, er et kostnadskrevende problem for oljeselskapene. De tetter oljerørene og forårsaker ofte produksjonsstans.

– I tillegg utgjør hydratene en stor risiko når de skal fjernes, fordi det ofte krever oppvarming, noe som kan gi stor trykkøkning og eksplosjonsfare, forklarer forsker Roar Larsen og geleider oss inn i det kjølige laboratoriet. Her er temperaturen 4 grader celsius, som på havets bunn.

Iskaldt alternativ

De gjenstridige klumpene formerer seg nemlig villig under høyt trykk og lave temperaturer, som i oljeproduksjon eller på store havdyp. For å kontrollere hydratdannelse prøver oljebransjen å holde transportrørene varme, eller å tilsette kjemiske cocktailer som setter ned frysetemperaturen på oljen. Dette koster flesk.

Nå mener Roar og hans kolleger å ha en kald, alternativ måte å kontrollere hydratene på; såkalt «Cold Flow». I teorien er løsningen klar. I laboratoriet vi nå står i, prøves den ut. Lykkes forsøket, vil oljen om få år hentes opp fra dypet i helt alminnelige stålrør, uten verken isolasjon eller andre duppeditter.

Siden en kubikkmeter med gasshydrat kan inneholde 170 kubikkmeter gass, er laboratoriet konstruert som en lukket «atmosfære». Her er enhver gnistdannende innretning holdt utenfor.

Foran oss strekker en 50 meter kronglete konstruksjon av rør, pumper og ventiler seg ut. Den styres av forsker Marita Wolden, for anledningen iført vernebriller og oransje, brannhemmende varmedress.

I rørene sirkulerer råolje, og et sted der inne finnes også gasshydratene – forhåpentligvis i kontrollert tilstand.

Seniorforskerne Roar Larsen og Are Lund er, til tross for alle sikkerhetsprosedyrer, temmelig avslappet. De har tilbrakt atskillige timer i denne lab’en og har omfattende kunnskaper om gasshydrater. Forskningsmiljøet i Trondheim er et av de ledende i verden innen området. I seks år har de to ruget på ideen som nå testes ut. Så langt tyder alle forsøk på at teorien holder mål. Det har fått British Petroleum til å banke på døra. Resultatene de fikk se, var så interessante at de nå er inne som medeiere i prosjektet.

SLIK VIRKER RØRSLØYFA:

1. Varm olje pumpes opp fra reservoaret.
2. Nedkjølt olje, tilsatt tørrhydrater, kobles til.
3. Strømmene møtes. Varm olje nedkjøles.
4. Klebrige hydrater endrer form til tørrhydrater. Ufarlig oljestrøm med hydrater i pulverform.

Fra kliss til pulver

Noe av det forskerne har lært gjennom studier, er at hydratene gjennomgår tre faser: Først vil de oppføre seg som løs kramsnø. Etter hvert blir de klebrige og danner klumper som oppfører seg som seige, store snøballer. Det er disse som tetter rørene. Årsaken er at hydratene i denne fasen inneholder vann som ennå ikke er omdannet til hydrat. Men, dersom hydratene får anledning til å videreutvikle seg, ender de som tørt pulver. I denne fasen er alt vannet omdannet til rent gasshydrat som flyter lett og uproblematisk sammen med råoljen.

– Det vi trengte, var altså en prosedyre som gjorde at gasshydratene utviklet seg fra den første kramsnø-fasen til å bli til tørrhydrat, uten å gå via den klebrige fasen, forteller kjemiker Are Lund, den gang ansvarlig for hydratforsøkene.

Såkorn i dypet

Etter hvert oppdaget Are at klebrige hydrater så ut til å forandre seg til tørrhydrat dersom de støtte på andre tørrhydrater under lave temperaturer. Funnet ga ideen som nå testes ut i laben: Dersom tørrhydrat tilsettes som et slags såkorn i oljen, vil de klebrige hydratene også endre form til tørrhydrat – helt av seg selv. Nå er teknologien patentert.

Bak glassveggen kontrollerer Marita Wolden at trykket i rørsløyfen er stabilt. Oljen sirkulerer fremdeles i rørene. Målet med forsøket er å få den til å gå i stå gjennom å mette oljen med tørrhydrat.

– Ved å tilsette vann som omdannes til hydrat, finner vi ut hvor mye tørrhydrat oljen tåler før den plugger røret. Jo mer, dess bedre. Så langt ser det bra ut, oljen har allerede klart å absorbere mer vann enn vi trodde i utgangspunktet, konstaterer Marita. Anlegget hun tester, er en minimodell av den patenterte løsningen.

Snart til bunns

I havet vil den nye teknologien bli langt enklere, ifølge forskerne. Når den varme oljen pumpes opp fra reservoaret, kobles brønnstrømmen mot et strømningsrør som fører nedkjølt olje med tørrhydrater. Når de to oljestrømmene møter hverandre, vil oljen i den varme brønnstrømmen raskt avkjøles. Normalt tar denne nedkjølinga lang tid, slik at oljen vil danne hydrater et godt stykke ute i rørsystemet. Nå når forskerne har kontroll på nedkjølinga, vet de akkurat hvor i røret hydratdannelsen settes i gang. Fordi det tilsettes tørrhydrater i den kalde oljestrømmen, konverterer de klebrige hydratene til den tørre fasen etter kort tid. I denne tilstanden er de helt ufarlige og kan trygt transporteres videre.

– På denne måten kan vi starte en slags kjedereaksjon. Et felt består ofte av flere brønner. Ved å koble til en rørsløyfe som inneholder nedkjølt olje med tørrhydrat, til den første av en rekke brønner, kan råolje fra flere brønner trygt fraktes opp med hydratene som passasjerer i pulverform!

Vår mann i London

BPs kontaktperson, Dr. Carl Argo i London, betegner Cold Flow- teknologien som en spennende løsning, både teknisk og kommersielt.

– Fordelene med teknologien er at kostnadene for brønn-tilknytning blir langt lavere, og det kan legges enda lengre rørstrekk enn i dag. Vi ønsker å gjennomføre feltforsøk i løpet av de neste tre årene. Målet er å kommersialisere teknologien innen fire år. Blir Cold-Flow en suksess, håper BP å lisensiere ut teknologien til andre selskaper, sier han til Gemini.

PS. To dager senere ble forsøket avsluttet. Forskerne fant metningspunktet for hvor mye tørrhydrat olje kan inneholde før transporten stanser opp. Det gjør at man snart er klar for det neste skrittet: Feltforsøk på dypt vann i noen av verdens viktigste oljeområder.