Meer informatie over orbitaal lassen Shell's 'groene' pijpleiding!

Veldlassen van CRA-pijpleidingen

Het Athabasca Oil Sands Project (AOSP) is een joint venture tussen meerderheidsaandeelhouder Shell Canada, Chevron Canada en Marathon Oil Canada Corporation.  AOSP exploiteert twee mijnen. In de mijnen vindt geen verwerking plaats en het bitumen wordt in verdunde vorm via een pijpleiding naar de Scotford-upgraderfaciliteit getransporteerd, die 50 km ten noordoosten van Edmonton, Alberta, ligt. De Scotford-upgrader produceert momenteel 255.000 vaten synthetische ruwe olie per dag. Dit voldoet momenteel aan 10% van de behoeften van Canada.

De voorgestelde Keystone XL-pijpleiding, bedoeld om olie uit Alberta naar raffinaderijen aan de Golf van Mexico te transporteren, leidde tot een storm van controverse en werd uiteindelijk geblokkeerd door president Obama. Critici beweren dat het het gebruik van "vuile" olie aanmoedigt. (Tot voor kort voorzag Canadese olie in 17% van de Amerikaanse vraag; de teerzanden worden sinds het midden van de jaren 60 actief ontgonnen.)  De critici hebben verschillende klachten, maar een belangrijk feit is dat bij het 'upgraden' van het bitumen grote hoeveelheden CO2 worden gegenereerd.

Shell Canada investeert 1,4 miljard dollar in het Quest-demonstratieproject voor koolstofafvang en -opslag. Het project is bedoeld om jaarlijks een miljoen ton CO2 af te vangen uit de Scotford-zware-olie-upgrader van het bedrijf. De CO2 wordt omgezet van gas naar vloeistof en via een nieuwe pijpleiding van 60 km naar een opslagplaats getransporteerd.  Om dit in perspectief te plaatsen: een miljoen ton kooldioxide komt overeen met de jaarlijkse uitlaatemissies van 175.000 auto's. De regering van Canada en de provincie Alberta verstrekken ook financiering voor dit initiatief.

Gas en olie worden doorgaans gewonnen uit afzettingen die gevangen zitten in gesteenteformaties onder het aardoppervlak. In een nieuwe ontwikkeling zal opgevangen CO2 worden geïnjecteerd in een zandsteenformatie, twee kilometer diep. De CO2 wordt onder druk geïnjecteerd in de poreuze zandsteenformatie. Eenmaal geïnjecteerd, verspreidt de CO2 zich door de formatie, maar wordt opgevangen door een ondoordringbare laag afdekkende gesteente boven de zandsteenopslag.  Deze methode voor het opslaan (afvangen) van kooldioxide wordt 'structurele opslag' genoemd. Er is wereldwijd veel ervaring met projecten voor koolstofafvang en -opslag (CSS) en er zijn aanwijzingen dat kooldioxide permanent kan worden opgeslagen in geologische formaties. Zo heeft het Noorse Sleipner-project, dat sinds 1996 actief is, CO2 opgeslagen dat in oliebronnen wordt geïnjecteerd om de oliewinning in deze offshore-olievelden te verbeteren.  Ondoordringbare geologische formaties hebben miljoenen jaren lang olie en gas opgeslagen, wat het vertrouwen geeft dat kooldioxide voor onbepaalde tijd veilig kan worden opgeslagen. Op de opslaglocatie Quest zijn drie afdichtende gesteentelagen aanwezig. Shell heeft tientallen jaren ervaring met het modelleren van ondergrondse geologische formaties tijdens gaswinning, waardoor het bedrijf unieke expertise heeft opgebouwd in het selecteren van opslaglocaties.

Een proces dat wordt gebruikt om het bitumen te upgraden naar lichtere synthetische olie is hydrokraken, waarbij stoom, methaangas en een katalysator onder hoge druk met het bitumen worden gecombineerd. De chemische reactie produceert waterstof, die vervolgens wordt gebruikt om de zware olie om te zetten in lichtere ruwe olie door middel van een proces dat 'waterstoftoevoeging' wordt genoemd. Maar kooldioxide is een bijproduct van het proces. De Scotford-upgrader stoot momenteel jaarlijks drie miljoen ton uit in de atmosfeer.

De Quest-installatie voert CO2-gas naar een vat dat is uitgerust met Shells gepatenteerde ADIP-X-technologie op basis van aminozuren, die de CO2 absorbeert. De oplossing wordt vervolgens naar een strippingtoren geleid, waar warmte en druk de CO2 vrijmaken, die vervolgens naar een compressorstation wordt geleid. De compressor zet het gas om in een vloeistof die via een pijpleiding kan worden getransporteerd.

Aanleg van pijpleidingen

De aanleg van de 60 km lange 12-inch pijpleiding bracht aanzienlijke uitdagingen met zich mee. Omdat de pijpleiding vloeibare CO2 zou transporteren, moesten de lasnaden voldoen aan de Charpy-impacttest van 60 joules bij -50 °C. De pijpleiding voor dit project werd namelijk grotendeels aangelegd door landbouwgrond, met verschillende moerassige gebieden. De werkzaamheden werden uitgevoerd in de winter, bij temperaturen tot -30 °C.

Shell sloot een contract met de Flint-divisie van Aecom Technology (voorheen Flint Energy Services Ltd.) voor het pijpleidingproject. Er werd een standaard afschuining van 30⁰ gebruikt, zoals geleverd door de fabriek. Er werd een opening aangehouden tussen de uiteinden van de pijpen en er werd een land van 1,6 m gebruikt. De root en hot pass werden uitgevoerd met 8010-elektroden die dubbel naar beneden werden gelast.  Er werden twee extra vulpasses en een afdekkingspass uitgevoerd met behulp van het flux-cored-proces. De aannemer gebruikteMagnatech Pipeliner FCAW-systemenop basis van eerdere ervaringen met het huren van John W. Page Welding Consulting.  John leverde ook zijn ervaring en technische ondersteuning tijdens het project. De vul- en afdeklagen werden uitgevoerd met behulp van de Magnatech Pipeliner. De Magnatech Pipeliner is een systeem van het type "bug and band". Eerst wordt een geleidingsring op de buis gemonteerd en vervolgens wordt de laskop snel op de geleidingsring geïnstalleerd met behulp van een drukknopschakelaar.  Het lassen wordt uitgevoerd in een dubbele progressie. De lasser begint het lassen om zes uur en last met de klok mee tot 12 uur. De kop wordt ontkoppeld en snel opnieuw gepositioneerd op zes uur en de las wordt voltooid tot 12 uur in tegenwijzerzin.

Een zijarm gemonteerd op een dieselgenerator liet de tent over de verbinding zakken. De Pipeliner-stroomvoorziening, waterrecirculator en gasfles werden gemonteerd op een stalen plaat die aan het tentframe was bevestigd. Het volledige lassysteem bevond zich in de tent, waarbij alleen een stroomkabel van de generator nodig was.

De Corex-vuldraad van Hobart Brothers werd gebruikt op de 12 inch buis, legering E71T-9 met een diameter van 1,3 mm.  Voor de 12 inch X-80-buis werden Lincoln Pipeliner G-80M (E101T1-GM-H8) en ESAB Dual Shield II 101-TC (E80T-a-K2) vuldraden gebruikt.  Er werd een menggas van 75% argon en 25% CO2 gebruikt. Een voorverwarming van minimaal 100 °C was vereist. Hoewel twee laskoppen tegelijkertijd kunnen worden gebruikt voor het lassen van een pijpverbinding, maakte de kleine diameter van de 12 inch-pijp het minder praktisch om meer dan één laskop op een pijp te gebruiken. De typische tijd voor de zes laslagen lag tussen 53 en 62 minuten, aanzienlijk minder dan bij handmatig lassen.

Het pijpmateriaal moest voldoen aan de eisen voor taaiheid bij lage temperaturen voor het transport van vloeibaar kooldioxide. Tijdens het testen van de procedure werd duidelijk dat mechanisch lassen nodig was om de vereiste mechanische eigenschappen te verkrijgen in zowel het lasmetaal als de warmtebeïnvloede zone (HAZ). De uniforme rotatiesnelheid van de toorts voorkwam variaties in de warmte-inbreng. Handmatig lassen met semi-automatische FCAW-toortsen had consequent gefaald bij het testen in de HAZ.

Voor lasverbindingen bij rivier- of wegkruisingen moest worden gelast aan een bestaande pijpleiding die al onder het obstakel was aangelegd en vaak een grotere wanddikte had. Voor lasverbindingen moest worden gelast aan de bestaande pijpleiding in de greppel. Het lassysteem en de tent werden in de greppel neergelaten om de laswerkzaamheden uit te voeren. Er werden in totaal tien systemen gebruikt, met verschillende lasploegen.

Schrijf u in voor onze nieuwsbrief

Abonneer u op de nieuwsbrief van MAGNATECH.

Door u aan te melden gaat u akkoord met ons privacybeleid.