Gassløft i oljeproduksjon


Innhold
3.1.1. Beskrivelse og bruk av gassløft
3.1.2. Ikke -likevektens betydning for gassløft
3.1.3. Utfordringer og potensiale for modellering av gassløft
 

3.1.1 Beskrivelse og bruk av gassløft 
Gassløft er en metode som benyttes for å øke produksjonen fra en oljebrønn. Ved å injisere gass i olje, vil den totale tettheten avta, og det gravitasjonsinduserte trykkfallet vil minke. Prosessen er illustrert i figur 1.
 
 

Figur 1 Illustrasjon av et gassløft

Etter hvert som de store feltene kommer i avtrappingsfasen, blir vannproduksjon et økende problem på norsk sokkel. Økende vannproduksjon mot slutten av et felts levetid kan føre til problemer med å løfte brønnstrømmen opp til overflaten. I fremtidige utbygninger på dypt vann, vil vi også oppleve problemer knyttet til den høye statiske trykkforskjellen. Problemet kan løses med kunstig løft i form av pumping eller gassløft. I felt med gasskappe, kan gass til løfting skaffes ved å produsere superkritisk, det vil si med så høy rate at gass koner inn i brønnen. Alternativt kan en perforere produksjonsbrønnen også i gasskappen. Metodene er i bruk på flere av feltene på norsk sokkel. 

Gassløft vil være dominert av termodynamisk ikke-likevekt mellom gass- og væskefasen. Hvor fort gassen løses i oljen vil bestemme væskefraksjonen i brønn/stigerør og dermed gravitasjonstrykkfallet og i siste instans effektiviteten av gassløftet. Man har i dag svært liten kunnskap om den effekten gassløft har for felt på norsk sokkel. 
 

3.1.2 Ikke -likevektens betydning for gassløft 
Gassløft vil være dominert av termodynamisk ikke- likevekt mellom gass- og olje. Dette kommer av at det vil ta en tid før injeksjonsgassen vil bli tatt opp i oljefasen. Hastigheten som dette vil skje med vil være avhengig av en rekke parametre: 

  • Strømningsavhengige parametre (turbulens) 
  • Gassinjeksjonsraten / Utvinningsraten
  • Evnen gassmolekylene har til og transporteres inn i oljefasen ved aktuell trykk og temperatur. 
Det siste av punktene ovenfor vil være styrt av diffusjonshastighet til gas i olje. Denne diffusjonshastighen vil være avhengig av sammensetningen til gassen og oljen. 

Massetransporten mellom gass og olje ved et gassløft er vist i figur 2. Vi ser at stadig mer av injeksjonsgassen vil løses i oljen med tiden. Til slutt kan vi oppleve at all injeksjonsgassen er løst i oljen.


Figur 2 Massetransport mellom gass og olje ved et gassløft

Ikke-likevekten som vil oppstå ved et gassløft kan sammenlignes med situasjonen som er illustrert i figur 3. Her er en trykkflaske fylt med en blanding av en gass og en olje. Ved å hurtig tilføre mer gass i blir likevekten i trykkflasken forskjøvet, slik at noe av gassen må transporteres inn i væskefasen. Her vil det ta noe tid for systemet kommer til en ny likevekt, hvor noe av gassen har løst seg i oljen. 
 
 

Figur 3 Illustrasjon av masseovergang når gass tilføres et system i likevekt


3.1.3 Utfordringer og potensiale for modellering av gassløft 
I fremtidige utbygginger vil man oppleve langt større havdyp, og dermed også større statiske trykkforskjeller. Dette medfører at man får et økt behov for kunstig trykkstøtte. Slik kunstig trykkstøtte kan man få ved hjelp av gassløft.

Potensialet for bruk av gassløft vil derfor være stort i fremtidige i utbygginger. Ved å komme frem til modeller som gjør at man kan prediktere masseovergangen fra gassen til oljen, kan man være i stand til å finne optimale løsninger for gassløft. 

Slik gassløft utføres i dag, er effekten av disse uviss. En viktig utfordring for å oppnå kontrollerte og effektive gassløft i fremtiden, vil være å finne tiden det tar å løse gass i olje. De dr.ing studiene som er satt i gang innen fagfeltet ikke- likevekts termodynamikk vil trolig gi økt kunnskap om fenomener knyttet til masseovergang ved gassløft.