Het zit in de pijplijn

Meerfasenstroming in pijpleidingen omvat het simultaan transport van gas, vloeistof en vaste deeltjes, zoals veelvuldig gebuikt in met name de wereldwijde olie en gas industrie. Het is de verwachting dat de olie en gas productie de komende 40 jaar nagenoeg constant blijft, maar dat de velden complexer worden. Dit betekent dat de meerfasenpijpleidingen langer worden (meer dan 500 km straks tegenover 140 km nu) en in dieper en kouder water gelegen zijn. Hierdoor kan zich bijvoorbeeld meer vloeistof in de pijpleidingen ophopen. Voor het voorspellen en begrijpen van dergelijke stromingen moeten geavanceerde modellen ontwikkeld worden. De meerfasenstroming wordt bepaald door verschillende simultane fysische processen, beïnvloed door dichtheidsverschillen, viscositeit, en oppervlaktespanning. De fundamentele kennis van éénfasenstroming door pijpleidingen is al ver ontwikkeld, door het gebruik van Direkte Numerieke Simulaties en het toepassen van optische meettechnieken. Het is een enorme wetenschappelijke uitdaging om de meerfasenkennis op datzelfde pijl te brengen. Hiertoe moet het instabiele scheidingsvlak tussen vloeistof en gas nauwkeurig gemodelleerd worden en moeten er verschillende gecombineerde experimentele technieken worden ingezet, waaronder laser en Röntgen, in laboratorium opstellingen. Het eigen onderzoek zal zich de komende jaren richten op de stromingsinstabiliteiten, met het doel de ééndimensionale rekenmodellen zoals gebruikt in het industriële ontwerp geschikt te maken voor de moeilijke condities, en deze waar nodig te koppelen aan meerdimensionale modellen. De meerfasenstromingen in pijpleidingen behoort tot de vakgebieden stromingsleer en procestechnologie. Beide vakgebieden hebben een lange traditie aan de Technische Universiteit Delft, en de afstudeerders en PhDs zijn geliefd bij de Nederlandse en wereldwijde industrie. Er rust een verantwoordelijke taak op deze nieuw generatie ingenieurs: zij moeten de standaards zoals door de jaren heen ontwikkeld begrijpen, en tevens de nieuwe standaards ontwikkelen. Veiligheid bij operaties in de olie en gas industrie moet voorop staan. Dit betekent diepe kennis van de fysische processen om risico’s in te schatten, en het beschikbaar hebben van de juiste technologie om incidenten snel onder controle te krijgen. Het recente incident in de Golf van Mexico, waarbij de olie langdurig niet meer in de pijplijn zat, laat zien hoe moeilijk dat kan zijn.

R.A.W.M. Henkes

22-9-2010 13:00:00