Studentprosjekt gir økt sikkerhet i olje- og gassindustrien

Når olje og gass strømmer gjennom kilometerlange rørsystemer om bord på en boreplatform eller et industrianlegg på land, overvåkes blant annet trykk og temperatur med måleinstrumenter. Instrumentene monteres på mindre rør som kalles påstikk, som igjen sveises på hovedrørene.

– Det er ikke uvanlig med opptil 5000 påstikk montert på ett enkelt anlegg, sier Joachim Tutein Brenøe. Sammen med klassekameratene Sten Erik Rundström og Magnus Schonhowd Ottesen på studieprogram for maskin har han studert påkjenningene som påstikkene utsettes for fra vibrasjoner.

Farlige vibrasjoner

Vibrasjonene kommer fra pumper og kompressorer som er koplet til rørsystemet, og fra selve strømmen av olje og gass som går gjennom rørene. Faren oppstår når et påstikk blir påvirket av vibrasjoner som er lik egenfrekvensen til påstikket.

Litt for teknisk? Det som skjer kan sammenlignes med å dytte på en huske. Dytter man til husken med den rette rytmen vil den som sitter på husken huske høyere og høyere. Dytter man til oftere enn sjeldnere enn denne rytmen vil ikke husken gå høyere.

Når man har ”dyttet på husken med riktig rytme” over tid, altså at påstikket har vibrert lenge nok med viss frekvens, kan det knekke av. Dermed får man lekkasje av olje eller gass ut fra hovedrøret med fare for brann og eksplosjon. Det finnes eksempler på påstikk som har brukket etter bare noen få dager fordi de ble påvirket med akkurat de ”rette” vibrasjonene.

Riktig avstiving

– Per i dag stives påstikkene av på forskjellige måter for at de ikke skal knekke. Vi har sett på hvordan man kan stive de av på måter som er sikrere og billigere enn de metodene som brukes i dag, forklarer de tre maskinstudentene.

Konkret har studentene målt drøyt 90 slike påstikk på rør om bord på et boreskip. Dataene ble matet inn i dataprogrammer for å bygge opp 3D-modeller som kan simulere påkjenningene fra vibrasjoner. I modellen har de så forsøkt seg fram med ulike typer avstivere, eller ”stag” som de gjerne kalles, for å se hvilke typer som tåler vibrasjoner best.

Firkantet og rundt bedre enn L

Studentene testet stag av stål med ulike tverrsnitt, L-profil, firkantprofiler og rørprofiler. Per i dag er det L-profiler som er mest brukt.

L-profil

Firkantprofil

Rørprofil

– Vi fant at både firkantprofiler og rørprofiler var mer motstandsdyktige mot vibrasjoner enn L-profiler. Man kan også bruke mye mindre stål med slike profiler og dermed spare penger og lette installasjonen, konkluderer de tre. Med noen tusen påstikk på et system betyr det fort besparelser i millionklassen.

– En annen måte å løse problemet med vibrasjoner er å bruke et kraftigere rør til selve påstikket slik at man slipper å stive det av, men det vil fordyre selve påstikket og gjøre monteringen av det mer tidkrevende, forklarer de tre.

Bidrar til sikrere standarder

Studentene lanserte i sin presentasjon av prosjektet idéen om man etter flere målinger og beregninger kan bygge opp en database der man kan slå opp for å få svar på om et konkret påstikk må stives av eller ikke, og i så fall med hvilket type og dimensjon av stag. Det ligger eventuelt i framtiden og er ikke noe studentene selv kommer til å arbeide videre med.

Resultatene fra hovedprosjektet vil nå inngå i det videre standardiseringsarbeidet til firmaet der de gjennomførte prosjektet, Aibel.

[Narve Strand]