| dc.description.abstract | Olje- og gassindustrien har en sentral og utfordrende oppgave i et samfunn med parallelt økende energibehov og miljøbevissthet. Innovativ teknologi i form av subsea våtgasskompresjon kan være en viktig bidragsyter mot en mer effektiv produksjon, og samtidig redusere industriens miljøavtrykk. Subsea våtgasskompresjonssystemer reduserer kompresjonsenhetens størrelse og vekt, samtidig som feltets levetid øker gjennom forlenget produksjon. Flerfasestrømning i turbomaskiner er imidlertid komplisert, og det er store utfordringer knyttet til og pålitelig kunne forutse ytelsen. Beleggdannelse på viktig komponenter er en sentral bidragsyter til redusert ytelse. For tørrgasskompresjon er beleggdannelse dokumentert å føre til redusert polytropisk løftehøyde, minkende trykkrate og redusert polytropisk effektivitet.
Mulige metoder og teknikker for å replikere beleggdannelse under gasskompresjon ble gjennomført. I dette prosjektet har overflateruhetens innvirking på induserseksjonen vært i fokus. Smergelduk ble valgt på bakgrunn av ønsket slitestyrke, og at dukens overflate var uniform og kvantifiserbar. Dette gjør forsøket mulig å verifisere. Overflatebelegg mer egnet for andre kompressorseksjoner ble også testet og dokumentert.
Et av prosjektets mål var å kartlegge innvirkningen av varierende beleggdannelse på kompressorkarakteristikken. Punktet med best effektivitet ble flyttet ned og mot lavere volumstrøm. Ingen endring ble funnet for stabilitetskriterier som "head rise to surge" eller "pressure rise to surge".
Det ble også gjort eksperimentelle tester for å kartlegge hvordan ulik overflateruhet påvirker ytelsen ved varierende væskemengde. Resultatene pekte mot klar reduksjon i parametere som polytropisk løftehøyde, trykkrate og polytropisk effektivitet. Dette gjaldt for alle gassmassefraksjoner. Degraderingen var klarest definert for økende volumstrømmer. Det operasjonelle driftsområdet ble også redusert grunnet økt blokkering, noe som førte til en volumstrømsreduksjon. Når en sammenlignet ytelsen mellom en kompressor utsatt for beleggdannelse, mot en referansetest, indikerte testene at økt ruhet ga større relative ytelsestap. Det ble også observert en korrelasjon mellom økt væskemengde og degradering av polytropisk effektivitet og polytropisk løftehøyde.
En korreksjonsmetode med mål å korrigere og forutsi ytelsestap som følge av endring i ruhet, ble også undersøkt. Resultat fra eksperimentelle forsøk viste at korreksjonsmetoden ikke samsvarte med den faktisk effektivitetsnedgangen. Korrigeringen for polytropisk løftehøyde samsvarte bedre, men metoden undervurderte effekten av reduksjonen i volumstrømskoeffisienten. | |
| dc.description.abstract | The oil and gas industry strives to increase efficiency and production, while at the same time reduce their environmental impact. The use of innovative technology, such as subsea wet gas compression, can be one way of achieving this. Subsea wet gas compression systems reduce the size and weight of the necessary process equipment, while increasing recovery rates. However, multiphase flow in turbomachinery are complex and yields several challenges regarding performance deterioration. An important deterioration mechanism is fouling. In dry gas application, fouling is documented to cause a reduction in polytropic efficiency, head, and pressure ratio.
A number of fouling replication techniques and application methods have been extensively investigated and documented. The focus of the experimental campaign has been directed towards the inducer section. Emery grain cloths were successfully adhered to the compressor blades, resulting in a uniform and reproducible surface roughness. Replication methods more suitable for other sections of the compressor, have also been documented.
The scope of project was directed towards how varying roughness and GMF, affected the performance characteristics. The best efficiency point was shifted downwards and towards lower volume flow rates, when exposed to fouling. No negative effect on stability terms as head rise to surge or pressure rise to surge was observed.
The findings clearly documented that fouling reduced polytropic head, pressure ratio, and polytropic efficiency, for all tested GMF's. The performance deterioration were most prominent at high volume flow rates. The operational range was also affected by blockage causing a decrease in flow throughput, seen for all GMF's. Tests comparing efficiency and head deviation for a fouled surface, against its own non-fouled baseline performance, showed that the largest offsets were found in the test with the greatest roughness. Increased liquid content seemed to correlate with a larger deviation in polytropic head and efficiency.
An equivalent Reynolds correction method for predicting performance degradation due to fouling was also investigated, at dry gas conditions. The model failed to predict the reduction in efficiency when modeling the compressor deterioration. When correcting for polytropic head, the method had better correspondence. However, it under-predicted the reduction in the flow coefficient due to fouling. | |