ITE1830 Olje og gass - design og produksjon - 10 stp

Emnet skal følge produksjonspprosessen fra manifold til stabiliserte produkter for transport. Det skal læres om de forskjellige komponentene i brønnstrømmen og hvordan de separeres til stabile produkter for transport. Hovedkomponentene i et offshore prosessanlegg skal dimensjoneres og påvirkning av design og drift variabler skal kommenteres. 

• Introduksjon-målsetninger og designutfordringer innen olje og gass industrien. Instrumentering og regulering.
• Relevante standarder (NORSOK, API).
• Multikomponent faseekvilibrium og egenskaper hos hydrokarboner. Stabilitet-faseekvilibrium. Bruk av programmet PRODE eller programmet Aspen Hysys.
• Instrumentering. Modellering av dynamiske system (balanseligninger). Simulering-modellering av reguleringssystem. Dokumentasjon av kontrol/regulerings-, overvåkings-, og sikkerhetssystem iht. NORSOK. Stabilitet, robusthet, og ytelse. Frekvens analyse.
• Ulike reguleringsstrukturer-kaskade, parallell, fremoverkobling. Logiske funksjoner på regulatorutgang (high/low select). Kort om multivariabel regulering og overordnede reguleringssystemer.
• Typiske 1é ordens prosesser, integrerende prosesser, 2é ordens prosesser, hvordan håndtere dødtid samt endrede driftsbetingelser. Reguleringssystemet, Tuning av PID-regulatorer. Reguleringsventiler. Lukket sløyfes respons, sensitivitet- og komplementære sensitivitetsfunksjon.
• Oljeseparasjon og stabilisering. Termodynamiske likevektsforhold. Estimering av carry-over. Reguleringssløyfe. Mulig scenario for parameter variasjon.
• Gasskompressjon. Termodynamiskt arbeide. Likevekt. Kontrollsløyfe. Mulig scenario for parameter variasjon.
• Gass rensing. Tørking og duggpunktskontroll. Faseekvilibrium. Reguleringssløyfe. Mulig scenario for parameter variasjon.Estimere fløde av reaktive kjemikalier.
• Kondensathåndtering. Stabilitet. Reguleringssløyfe. Mulig scenario for parameter variasjon.
• Sikkerhet i prosessanlegget 

Generell studiekompetanse og Matematikk R1+R2 og Fysikk 1.

Søkekode: 5198.

Formålet med dette emnet er å gi kandidaten kunnskap om utstyrsdesign og designmetodikk, oppførsel og interaksjoner hos industrielle prosesser innen fagfeltet olje og gass. Det omfatter interne prosesser og forhold internt i utstyr som f.eks. trykk og temperatur og de nødvendige kontroll og reguleringssystemer inklusive instrumentering og måleprinsipper. Hvordan målte prosesskarakteristikker kan brukes for å regulere prosessen.

Kunnskap

• Kandidaten skal ha kunnskap om standard topside petroleum produksjonsprosesser, utstyr og operasjon(drift)
• Kandidaten skal ha kunnskap om hvilke design, og operative parametre som påvirker optimalisering av ytelse 
• Kandidaten skal ha kunskap om og god oversikt over de vanlige reguleringsstrukturene som en finner i prosessindustrien
• Kandidaten skal ha kunnskap om hvordan reguleringssystemer, overvåkning  og sikkerhetssystemer dokumenteres i henhold til NORSOK.
• Kandidaten skal ha kunnskap om oppstrøms dimensjonering av prosessanlegg
• Kandidaten skal ha kunnskap om grunnleggende prinsipper for utforming av sikkerhetssystemer i oppstrøms prosessanlegg.

Ferdigheter

• Kandidaten skal kunne ta ta begrunnede valg mellom alternativ og balansere kapasitet, effektivitet og kostnader i designprosessen
• Kandidaten skal kunne designe en prosess eller delprosess iht. spesifikasjon 
• Kandidaten skal kunne dokumentere tekniske beregninger i form av en rapport
• Kandidaten skal kunne analysere reguleringsystemers ytelse samt verifisere iht. norskt regelverk. 
• Kandidaten skal kunne designe enkle reguleringssystemer samt ha grunnlag for å forstå og analysere typiske strukturer som benyttes i oppstrømsindustrien.
• Kandidaten skal kunne utforme enkle reguleringssystemer, overvåkning  og sikkerhetssystemer i henhold til NORSOK .

Generell kompetanse

• Kandidaten skal ha forståelse for, og insikt i hvordan utstyr spesifiseres og hvilke begrensninger det finnes for kapasitet og effektivitet
• Kandidaten skal ha insikt og forståelse for viktigheten av å dokumentere
• Kandidaten skal være i stand til å vurdere om reguleringsstrukturen er egnet for å oppfylle formålet med reguleringen og er iht. norske forskrifter 

Undervisningen består av forelesinger og obligatoriske arbeidsoppgaver/innleveringer. Undervisningsmateriale gjøres tilgjenglig på It´s Learning. En del selvstyrt studie og læring må påregnes. Beregninger skal gjøres først manuelt for å forstå prinsippene. Videre beregninger skal gjøres med et macro-automatisert Excel regneark koblet til en gratis programvare for beregning av faseekvilibrium og termodynamiske egenskaper. Dette kan utføres på HiN sitt datarom eller via remote desktop forbindelse. Designdimensjonering skal kunne utføres manuelt, men bruk av regneark vil underlette arbeidet. 

Forelesninger, dataøvinger (Aspen HYSYS/PRODE/MATLAB) pluss designprosjekt hvor studenten skal øve på å forstå teknisk dokumentasjon og selv framstille dokumentasjon i henhold til NORSOK krav. Hovedinnleveringen består av av en Design Rapport med beskrivelse av beregninger og designvalg utført på utdelt brønnstrømsdata for et system og en Prosessrapport.

Evaluering vill bli gjort basert på skriftlig eksamen (5 timer) med vektfaktor 40 %, samt Designrapport og Prosessrapport, hver med vektfaktor 30 %.

Arbeidskrav bestående av modultester ( 5 stk.) og quiz (5 stk.) er definert. Arbeidskrav må være godkjent for å få eksamensrett.

Programvare

MS Excel, MATLAB/Simulink, PRODE and Aspen HYSYS. Seneste versjoner av alle programmer er kun tilgjenglig på datarom (WinPC) eller via remote desktop (WinPC/Mac).

Obligatoriske arbeidskrav

5 stk. modultester (kort svar) i It´sLearning hvorav minst 3 stk. må være godkjent.

5 stk. innleveringer (regneøvinger) hvorav minst 3 stk. må være godkjent.

Vurdering

Vurderingsform: Skriftlig eksamen, 5 timer, vektfaktor 40 % og karaktergivende mappeinnleveringer med sammenlagd vektfaktor 60 %.

Mappen (vektfaktor 60 %) består av følgende innleveringer:

• Designrapport, vektfaktor 30 %
• Prosessrapport, vektfaktor 30 %

Karakter: Bokstavskarakter A-F som vektes sammen til en karakter, der F er ikke bestått.

Det gis kontinuasjonsadgang for studenter som ikke har bestått siste ordinære arrangerte eksamen i dette emnet

Eksamensdato er foreløpig og vil kunne bli endret. Endelig eksamensdato kunngjøres ved oppslag på det enkelte fakultet primo mai for vårsemesteret og primo november for høstsemesteret.

Pensum

a) D. E. Seborg, T. F. Edgar, D. A. Mellichamp: Process Dynamics and Control, Wiley,  3rd 2011 . Kan også kjøpes som e-book.

b) Utlevert materiale på It´sLearning.

Støttelitteratur

Finnes (#1, #2, #3) i HiN biblioteket:

1. Manning & Thompson, "Oilfield processing, vol. 1 Natural gas", 1991, £80 og "vol. 2 Crude Oil", 1995, £82

2. John Campbell, "Gas conditioning and processing, vol. 1: The basic principles, 8th ed., Editor John M. Campell Co.

3. John Campbell, "Gas conditioning and processing, vol 2: Equipment modules, 8th ed., Editor John M. Campell Co.

4. Nylig publiserte artikler som vil bli utlevert av foreleser.