OTICS – Marin- og undergrunnsteknologi​​

CFD-modell for havbunnssystemer

Med den raske utviklingen av oljeindustrien på havbunnen, har teknologi for havbunnssystemer fått mer oppmerksomhet. Forholdene på havbunnen øker også betydningen av strømning rundt undervannsstrukturer (som beskyttelsesdekk under vann og marine rørledninger).

For å oppnå gode driftsforhold og nøyaktighet i installasjonsprosessen, er det viktig å vurdere hydrodynamisk belastning som virker på havbunnsstrukturer. Når grunnforholdene er utsatt for havstrøm og bølger, vil strukturens stabilitet bli påvirket.

Hydrodynamisk respons og strømningsmønsteret rundt strukturene vil senere bli endret på grunn av eksistensen av såkalte skurehull; og det fører videre til en endring av jordstyrken under havbunnsstrukturene, noe som kan forårsake ytterligere jordforskyvning.

Denne studien (støttet av UiS og Equinors Akademia-avtale) fokuserer på å utvikle en beregningsmodell for væske-struktur-morfologi-jord basert på forståelsen av strømningsfysikk og jordmekanikk. En åpen kildekode (CFD-kode, OpenFOAM) brukes i modellen.

Drillbotics

De siste årene har temaer som digitalisering, maskinlæring, digitale tvillinger og "big data" utviklet seg til et fullt integrert konsept, som forventes å revolusjonere boreeffektiviteten i bransjen.

Boreautomatisering handler om å utnytte nåværende teknologi for hele boredriften. Boreautomatisering kan begrense kostnadene og redusere risikoen for riggpersonell og for miljøet. Teknologien gjør det også mulig å utvinne tidligere utilgjengelige oljeressurser.

Det er imidlertid noen utfordringer. Nye og innovative løsninger er ofte veldig dyre. I tillegg krever moderne teknologi omfattende testing og forskning med tanke på potensielt skadeomfang hvis en feil skulle oppstå. Innføringen av et moderne system krever betydelige oppgraderinger for hele plattformen og kan dermed bare implementeres delvis fordi det finnes begrensede data om fordelene ved å utføre en full overgang.

Forskningsarbeidet ved UiS ledes av professor Dan Sui. I prosjektet tester man en autonom borerigg i laboratorieskala ved å bruke fullt utskiftbare nøkkelboresystemer, sensorer og verktøy som alle er relativt billige. Det er liten eller ingen risiko involvert, full tilgang til systemene og umiddelbare resultater på stedet når du tester prototyper eller implementerer modeller og algoritmer.

Ved å implementere algoritmer for sanntidsoptimalisering av boreparametere, kan boreriggen øke ytelsen og oppdage og håndtere hendelser som ville ha skadet systemet. Dataene kan deretter brukes til å ytterligere styrke forståelsen av vanlige årsaker til borehendelser som stukket rør, nøkkelplassering, samt borekroneslitasje. Prosjektet tar sikte på å utvikle bedre modeller som kan relateres til virkelige borefenomener. Drillbotics startet i 2017 og har pågått siden. Prosjektet er fullfinansiert av Det teknisk-naturvitenskapelige fakultet og Institutt for energi- og petroleumsteknologi ved UiS.

Dyphavsdrift

Etter hvert som lete- og produksjonsteknologi for olje og gass til havs har blitt bedre, er dybhavsdrift ikke lenger uoppnåelig. Dyphavsindustrien har fått økt oppmerksomhet globalt når de retter seg mot drift i vann med opptil 6000 meters dybde. Det er kjent at det kanadiske selskapet Nautilus Minerals nå utvikler et dypvannsgruveprosjekt i Papua Ny-Guinea. I mellomtiden jobbes det med to EU-sponsede forskningsprosjekter, kjent som "Blue Mining" og "Blue Nodules". Her vektlegges banebrytende løsninger for bærekraftig havdrift og "å utvikle et nytt, automatisert og teknologisk bærekraftig system for dyphavsdrift".

Tverrfaglig

Hele dypvannssystemet er sterkt integrert med tverrfaglig teknologi og kunnskap, inkludert

• skipets hydrodynamikk
• dynamisk posisjonering på dypt vann
• flyt-struktur-interaksjon i stigerør
• intern flerfasestrøm i stigerør
• komplekse grensebetingelser, inkludert kompensasjonsordning for toppbevegelse og fleksibel jumper-forbindelse

Det er kjent at mange av teknologiene som brukes i havdrift, er tatt i bruk fra offshore olje- og gassindustri. Imidlertid er en av de viktigste utfordringene å utvikle en grundig design- og optimaliseringspakke som er i stand til å vurdere all relevant dynamisk oppførsel i hele gruvedriftssystemet.

Systemanalyse

Denne studien fokuserer på å utvikle en fullstendig koblet, dynamisk analysepakke for dypvannsgruvesystemer.

Den foreslåtte numeriske undersøkelsen inkluderer skipspotensialteori, kontrollalgoritme, elementmodellering, strukturell dynamikk og koblingseffekter. Inndata fra beregningsvæskedynamikkberegning er implementert for å adressere belastningene nøyaktig under væske-struktur-interaksjon.

Forskningen tar sikte på økt forståelse og forbedret utforming av gruvedriftssystemet.

UiS-forskere: Professor Yihan Xing, professor Muk Chen Ong og professor Dan Sui.

Sikkerhetsrammeverk for ny undergrunnsteknologi

Dette prosjektet, finansiert av Norges forskningsråd og flere industripartnere (2018-2021), ledes av DNV og har både UiS og NTNU som partnere.

Hovedmålet med prosjektet er å muliggjøre og akselerere implementering av nye undergrunnsløsninger ved å utvikle et rammeverk for standardisert demonstrasjon av sikkerhet, inkludert eksempler på vanlige akseptable designløsninger. Rammeverket vil bli utviklet fra relevante reelle tilfeller, og vil støtte innføring av nye sikkerhetsfilosofier, mer integrerte løsninger og avansert bruk av sensordata og dataanalyse for å demonstrere et tilstrekkelig sikkerhetsnivå.

Forskere ved UiS er professor Roger Flage, førsteamanuensis Andreas Falck og postdoktor Christine Nyvik.

Les mer her.

Autonome undervannsfarkoster

Forskere ved OTICS, professor Yihan Xing, professor Muk Chen Ong og PhD-student Yucong Ma jobber med en ny autonom undervannsfarkost for å transportere karbondioksidvæske til marginale havbunnsfelt på norsk sokkel. Det nye konseptet har potensial til å muliggjøre utnyttelse av disse feltene som karbonlagringssteder, noe som ellers ville vært økonomisk umulig. I tillegg er målet å minimere karbonavtrykket ved å operere med lav konstant hastighet for redusert energiforbruk.

Forskerne har foreslått en basislinjedesign på 32.000 tonn der et unikt dobbeltskrog med aktiv trykkompensasjonskapasitet er spesielt designet for å håndtere dypt hav, noe som gir høy lastekapasitet i forhold til vekten. For å etablere en god forståelse av konseptet, utføres dybdeforskning ved hjelp av dynamisk atferdsanalyse, kontrollstrategier, landingssekvens og system for aktiv trykkompensasjon.

I tillegg er det planlagt å gjennomføre skalerte modelltester i framtiden. Dette er et treårig prosjekt som avsluttes i juli 2023.

Horisont Energi AS – gjennomføringsstudie av ny CCS-verdikjede

CCS (Carbon Capture and Storage) eller "karbonfangst og lagring" på norsk, blir stadig viktigere på veien mot det grønne skiftet. CO₂-nivået i atmosfæren øker gradvis. Lønnsomme CO₂-lagringsløsninger er avgjørende i kampen mot global oppvarming og i reduksjonen av klimautslipp. I denne studien analyserte, modellerte og simulerte Horisont Energi AS i samarbeid med Universitetet i Stavanger kritiske og tekniske usikkerheter i bestemte deler av en ny CCS-verdikjede. Basert på de oppnådde resultatene, identifiseres en teknisk CCS-løsning som er realiserbar og kan brukes i industriell skala.

Autonom farkost for geofysikk nær overflaten

Wiktor Weibull og Thomas Meldahl Olsen fra UiS har i samarbeid med Maritimt museum, Arkeologisk museum og GeoPluss utviklet metoder for effektivt å samle, bearbeide og tolke 2D- og 3D-geofysiske data. Forskerne tar i bruk autonome kjøretøyer og raske og repeterbare geofysiske kilder for å produsere bilder av den nærmeste undergrunnen. De vil også undersøke geostatistiske metoder for å interpolere dataene optimalt i regelmessige og tette 3D-modeller. Som en del av prosjektet vil modellene og dataene være knyttet til geotekniske og arkeologiske data og tolkes ved hjelp av metoder fra oljeindustrien.

Autonom undervannsfrakt

I dette forskningsarbeidet foreslås et nytt undervannsfraktsystem som et kostnadseffektivt, energieffektivt alternativ til tankskip og rørledninger. Det foreslåtte kjøretøyet er autonomt, 50 meter langt, har en forskyvning på 1500 DWT og kan bære omtrent 800 tonn last.

Fraktglideren bruker framdrift med variabel oppdrift i stedet for tradisjonelle propeller. Det endrer ballast for å gi positiv/negativ netto oppdrift, slik at den kan gli gjennom vannet ved hjelp av hydrodynamiske vinger. Dette er en ekstremt energieffektiv måte å transportere store mengder gods over lange avstander. Siden farkosten beveger seg under vann påvirkes den ikke av vind og bølger og kan operere i alle værforhold.

For undervannsfelt som ikke er store nok til å rettferdiggjøre installasjon av havbunnsrørledninger, kan denne farkosten være nyttig. Fraktglideren er foreslått som et kjøretøy for flytende lastetransport som CO₂, hydrokarboner, injeksjonsvæsker og gasser. Den kan også konfigureres til å bære fast last og til og med elektrisk kraft ved hjelp av batterier. Professor Yihan Xing leder dette forskningsarbeidet ved UiS.