GASSTRANSPORT FRA NORGE TIL EUROPA -Transport of ... - NTNU
GASSTRANSPORT FRA NORGE TIL EUROPA -Transport of ... - NTNU
GASSTRANSPORT FRA NORGE TIL EUROPA -Transport of ... - NTNU
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Fag TPG 4140 NATURGASS<br />
<strong>NTNU</strong><br />
Gasstransport fra Norge til Europa<br />
1<br />
Hans Jørgen Dahl, dr.ing<br />
Pr<strong>of</strong>essor II - <strong>NTNU</strong><br />
Forskningssjef - Gassco AS<br />
hjd@gassco.no<br />
07.09.2006<br />
1<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Tema<br />
• Introduksjon<br />
• <strong>Transport</strong>systemet<br />
• Eier og operatør rollen<br />
• Regler for bruk av transportsystemet<br />
• Driftserfaringer<br />
2<br />
2<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Verdikjeder for naturgass<br />
Våtgass<br />
Gass<br />
prosessering<br />
Gasstransportsystemet<br />
Salgsgass<br />
(Rør, LNG,CNG)<br />
Terminal<br />
Kraftverk<br />
Hushold.<br />
Induistri<br />
Petrokjemi<br />
Fuel<br />
NGL<br />
3<br />
Gass<br />
reformering<br />
Service<br />
Bioprotein<br />
Syncrude<br />
Metanol<br />
Ammoniakk<br />
Synfuel Kjemikalier Kjemisk<br />
industri<br />
Fuel<br />
Olefiner(MTBE,<br />
MTO, GTO)<br />
Kjemisk<br />
industri<br />
3<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Definisjoner<br />
Metan CH 4<br />
Etan C 2<br />
H 6<br />
Natur<br />
gass<br />
Propan C 3<br />
H 8<br />
iso-Butan i-C 4<br />
H 10<br />
normal Butan 4n-C 4<br />
H 10<br />
LPG<br />
NGL<br />
Nafta<br />
Kondensat<br />
4<br />
6-Sep-06<br />
Våtgass (rikgass)<br />
Gassen består stort sett av metan, etan og LPG, men har innslag av nafta og kondensat.<br />
Dette gjør at gassen har et duggpunkt som vil medføre kondensering ved normale betingelser.<br />
Tørrgass<br />
Gassen består stort sett av metan, etan og noe LPG.<br />
Kondensering vil ikke inntreffe ved normale driftsbetingeser.<br />
H. J. Dahl
5<br />
5<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Scenarios for future gas sales<br />
6<br />
Source: NPD/2003<br />
6<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
7<br />
7<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Interoperability<br />
8<br />
8<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Russisk forsyning av gass til Europa<br />
9<br />
9<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Gassforsyningen<br />
til Europa<br />
kjennetegnes ved:<br />
Utviklingstrekk for gassleveransene<br />
Redusert<br />
egenproduksjon<br />
Økende<br />
avhengighet av<br />
gass fra langtliggende<br />
felt<br />
10<br />
10<br />
Dyrere produksjon<br />
og transport<br />
BB/HJD<br />
6-Sep-06<br />
Source: Gasunie<br />
H. J. Dahl
11<br />
11<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Norske gassleveranser 2005<br />
12<br />
12<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Tema<br />
• Introduksjon<br />
• <strong>Transport</strong>systemet<br />
• Eier og operatør rollen<br />
• Regler for bruk av transportsystemet<br />
• Driftserfaringer<br />
13<br />
13<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Systemet består av<br />
• Rikgass systemer<br />
• Tørrgass systemer<br />
• Behandlingsterminaler<br />
• Ilandføringsterminaler<br />
14<br />
• Stigerørsplattformer<br />
• <strong>Transport</strong><br />
kontrollsenter på<br />
Bygnes<br />
14<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Rørinspeksjon, reparasjon og modifikasjon<br />
15<br />
15<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Ormen Lange og Langeled<br />
16<br />
16<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Markeds- og produksjonsprognoser UK<br />
160<br />
Last year's UKOOA supply estimate<br />
140<br />
Demand Estimate<br />
120<br />
GSm 3 /year (Bcm)<br />
100<br />
80<br />
60<br />
17<br />
40<br />
Latest Latest UKOOA<br />
supply estimate<br />
(preliminary)<br />
20<br />
0<br />
17<br />
6-Sep-06<br />
2000<br />
2005<br />
2010<br />
2015<br />
2020<br />
H. J. Dahl
Langeled, en ny Norsk motorvei for gass til Europa<br />
• Fra Nyhamna til Easington UK<br />
NCS tie-in node<br />
at Sleipner connecting<br />
northern pipeline and<br />
southern pipeline into<br />
the integrated system<br />
18<br />
<br />
1166 km<br />
Northern leg: 42”<br />
Southern leg: 44”<br />
SLEIPNER – EASINGTON<br />
42”<br />
540 Km<br />
Total distance<br />
1166 km<br />
distance 1166 km<br />
18<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Tema<br />
• Introduksjon<br />
• <strong>Transport</strong>systemet<br />
• Eier og operatør rollen<br />
• Regler for bruk av transportsystemet<br />
• Driftserfaringer<br />
19<br />
19<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Gassled<br />
20<br />
20<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Gasscos <strong>of</strong>fentlige og privatresslige rolle<br />
• Gassco en systemoperatør ISO (Independent System Operator)<br />
Kapasitetsadministrasjon<br />
21<br />
Teknisk drift<br />
System drift<br />
Lisens administrasjon<br />
Infrastrukturutvikling<br />
Kommersiell drift<br />
21<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Gassco’s role as ISO<br />
Gassco is an<br />
Independent System Operator (ISO)<br />
Production<br />
Processing<br />
ISO<br />
22<br />
• Dispatching<br />
• Physical flow monitoring<br />
• Instructing other operators<br />
• Checks nominations<br />
Receiving<br />
22<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Participants and roles in the Gas Value Chain<br />
Field Operator<br />
Upstream Shipper<br />
Gassco<br />
TSP<br />
23<br />
Downstream Operator<br />
Seller<br />
Downstream shipper<br />
23<br />
WG1<br />
6-Sep-06<br />
Buyer<br />
Technical Service Providers (TSP)<br />
H. J. Dahl
<strong>Transport</strong>planprosessen<br />
Årlig prosess; utarbeidelse av 10-års transportbehov<br />
prognose<br />
Grunnlagsdata<br />
Skipningsplan<br />
24<br />
<strong>Transport</strong>analyser<br />
Konsekvensanalyser<br />
DG 1<br />
Start<br />
mulighetsstudie<br />
24<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Infrastrukturutvikling – gass i Norge<br />
25<br />
25<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
51 GIE members<br />
26<br />
26<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Tema<br />
• Introduksjon<br />
• <strong>Transport</strong>systemet<br />
• Eier og operatør rollen<br />
• Regler for bruk av transportsystemet<br />
• Driftserfaringer<br />
27<br />
27<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Hierarchy <strong>of</strong> source documents<br />
EU directive in natural gas market<br />
EEA agreement<br />
Petroleum Act<br />
Royal Decree<br />
Regulation<br />
Terms and Conditions<br />
Appendixes<br />
Shipper Manual Booking Manual<br />
(Principles)<br />
28<br />
Increasing level <strong>of</strong> details<br />
28<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Two questions related to competition<br />
Is Yes<br />
competition<br />
possible ?<br />
No<br />
Is competition desirable ?<br />
Yes No<br />
The normal<br />
29<br />
case<br />
Barrier to<br />
entry<br />
Cream<br />
skimming<br />
Natural<br />
monopoly<br />
29<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Basic principles <strong>of</strong> regulating a natural monopoly<br />
Liberalization<br />
– increased<br />
competition<br />
between Sellers<br />
in the Market<br />
Producer (Seller)<br />
30<br />
Pipeline network<br />
Market (Buyers)<br />
Increased<br />
regulation<br />
- on access<br />
rules and<br />
tariff<br />
30<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Some articles <strong>of</strong> the EU gas directive<br />
• Eligible customers and natural gas undertakings<br />
• Market opening<br />
• Upstream pipeline networks<br />
• Unbundling <strong>of</strong> accounts<br />
• Negotiated tariffs or published tariffs<br />
• Dispute settlement authority<br />
31<br />
31<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Capacity Products<br />
• LT Long term capacity – Annual strip.<br />
• MT Medium term capacity – Monthly strip.<br />
• ST Short term capacity – Daily and within day.<br />
• MT and ST may also be booked,<br />
32<br />
on a first-come-first-served<br />
(FCFS) basis after closure <strong>of</strong> the booking window & allocations<br />
have been completed.<br />
• A secondary market for capacity<br />
32<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Booking schedule<br />
33<br />
33<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Basic elements in the process <strong>of</strong> booking capacity<br />
Welcome View capacities Product selection<br />
34<br />
Selected product<br />
Selected period<br />
Make Booking<br />
34<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Tariff zones<br />
Tune<br />
Huldra<br />
Oseberg<br />
Kv.b.Troll<br />
Vestp.<br />
Kollsnes<br />
Sture<br />
Gullfaks<br />
"A"<br />
Statfjord<br />
Veslefrikk<br />
Brage<br />
"B"<br />
Mikkel<br />
ÅSG<br />
Norne<br />
Heidrun<br />
Tjellb.<br />
35<br />
Sleipner<br />
St Fergus<br />
Dunkerque<br />
Zeebrügge<br />
EXT:<br />
Extraction<br />
RESL:<br />
Refinement ethane, incl. storage and loading<br />
CSL:<br />
Stabilisation condensate, incl. storage and loading<br />
FE:<br />
Fractionation ethane<br />
FSL:<br />
Fractionation propane/butanes/naphta incl. storage and loading<br />
Heimdal<br />
Z1<br />
Snurrev.<br />
EXT<br />
Grane<br />
Kårstø<br />
Draupner/<br />
Jotun/<br />
Balder<br />
Ek<strong>of</strong>isk<br />
Dornum<br />
Emden<br />
35<br />
ÅT<br />
RESL<br />
CSL<br />
FE<br />
FSL<br />
Draugen<br />
Outside system boundary<br />
Radial entry point<br />
Radial exit point, pay a to b tariff<br />
Rich/dry point, pay extraction tariff<br />
Process exit point, pay fractionation tariff<br />
Dry gas entry point, pay entry tariff<br />
Gas exit point, pay exit tariff<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl<br />
"D"<br />
"C"<br />
The Objective:<br />
"Area"<br />
• efficient management <strong>of</strong> the system<br />
• efficient development <strong>of</strong> the system<br />
• simplified commercial structure<br />
• reduced conflicts <strong>of</strong> interest between<br />
companies<br />
• lower tariffs and costs for shippers
Tema<br />
• Introduksjon<br />
• <strong>Transport</strong>systemet<br />
• Eier og operatør rollen<br />
• Regler for bruk av transportsystemet<br />
• Driftserfaringer<br />
36<br />
36<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Sesongvariasjoner i gassforbruket<br />
Supply<br />
Gass fra lager<br />
<strong>Transport</strong>kap. uten lager<br />
Forbruk<br />
<strong>Transport</strong>kap.med lager<br />
37<br />
Gass til lager<br />
Last faktor: midlere daglig konsum /<br />
spiss dag belastning<br />
Last faktorer:<br />
• Husholdning (UK): Lf 0.25 – 0.4<br />
• Service: Lf 0.4 – 0.5<br />
• Industri: Lf 0.6 – 0.8<br />
• Kraftgen: Lf 0.8 – 0.9 (Base load plants)<br />
Pga. svingningene i gassforbruket og<br />
leveransesikkerhet er det bygget ut stor<br />
lagerkapasitet i Europa. Lagrene er i<br />
uttømte reservoarer, i utvaskede<br />
saltkaverner eller i form av LNG lagring.<br />
Okt Jan April Jul<br />
Okt<br />
37<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
38<br />
Sesongvariasjoner Annual Delivery i gassleveransene<br />
Variations<br />
Ek<strong>of</strong>isk/Valhall Draupner>Norpipe Dunkerk Zeebrugge Emden Dornum Vesterled<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
38<br />
Leveranser [MSm³/d]<br />
50<br />
0<br />
01.04.2001<br />
01.05.2001<br />
01.06.2001<br />
01.07.2001<br />
01.08.2001<br />
01.09.2001<br />
01.10.2001<br />
01.11.2001<br />
01.12.2001<br />
01.01.2002<br />
01.02.2002<br />
01.03.2002<br />
01.04.2002<br />
01.05.2002<br />
01.06.2002<br />
01.07.2002<br />
01.08.2002<br />
01.09.2002<br />
01.10.2002<br />
01.11.2002<br />
01.12.2002<br />
01.01.2003<br />
01.02.2003<br />
01.03.2003<br />
01.04.2003<br />
Dato<br />
6-Sep-06 H. J. Dahl
39<br />
Fasediagram for naturgass<br />
CP (kritisk punkt)<br />
C B<br />
(cricondenbar)<br />
Duggpunktsllinjen<br />
39<br />
Trykk<br />
90 %<br />
væske<br />
KokepunktslinjenCP<br />
C T<br />
(cricondenterm)<br />
10 %<br />
væske<br />
Temperatur<br />
6-Sep-06 H. J. Dahl
Kvalitetsaspekter ved naturgassen<br />
40<br />
Sammensetning<br />
brønnsatrøm<br />
Komp. mol %<br />
N2 0.358<br />
CO2 3.259<br />
C1 79.634<br />
C2 6.706<br />
C3 2.790<br />
iC4 0.448<br />
nC4 0.940<br />
iC5 0.329<br />
nC5 0.393<br />
C6 0.508<br />
C7 0.831<br />
C8 0.892<br />
C9 0.519<br />
C10-C11 0.834<br />
C12 0.205<br />
C13 0.345<br />
C14 0.231<br />
C15 0.164<br />
C16-C17 0.293<br />
C18 0.134<br />
C19 0.109<br />
C20 0.008<br />
6-Sep-06<br />
Trykk [barg]<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
Fasediagram for et olje/kondensat reservoar.<br />
0<br />
40<br />
Separatorgass<br />
-100 0 100 200 300 400 500<br />
Temperatur [C]<br />
Brønnstrøm<br />
1.trinns separasjon<br />
Brønnstrøm<br />
Brønnstrømmen i plansjen separeres i en lettolje/<br />
kondensat strøm og en våtgass strøm. Dersom ikke trykket<br />
heves over cricondenbar vil væske kondensere ut. Da må<br />
systemet være designet for flerfasestrømning.<br />
Sammensetning<br />
etter separator<br />
Komp. mol %<br />
N2 0.387<br />
CO2 3.365<br />
C1 84.421<br />
C2 6.734<br />
C3 2.600<br />
iC4 0.387<br />
nC4 0.774<br />
iC5 0.236<br />
nC5 0.267<br />
C6 0.263<br />
C7 0.281<br />
C8 0.193<br />
C9 0.062<br />
C10-C11 0.024<br />
C12 0.001<br />
C13 5.4e-4<br />
C14 6.3e-5<br />
H. J. Dahl
Kvalitetsaspekter ved naturgassen<br />
Salgsgass krav:<br />
WI [MJ/Sm 3 ]<br />
52.8<br />
51.41<br />
48.3<br />
48.14<br />
36.9<br />
Continental spec.<br />
41<br />
UK spec<br />
42.3<br />
38.1<br />
43.7<br />
• Brennverdi<br />
GCV (Gross calorific value)<br />
• Wobbe Index<br />
WI =<br />
GCV<br />
ρ<br />
Kompatibiliteten til en gassbrenner<br />
• CO2 innhold: maks. 2.5 % mol<br />
• Vannduggpunkt: -12 C, 69 barg<br />
GCV [MJ/Sm 3 ]<br />
• Hydrokarbonduggpunkt:<br />
-3 C, 69 barg<br />
41<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Gassenes brennverdi og leveransekrav<br />
GCV nomination<br />
GCV in MJ/Nm³<br />
Zeebrugge Dunkerque NPT EMS Dornum Vesterled<br />
46<br />
Valhall<br />
± 3.0 %<br />
45<br />
Ek<strong>of</strong>isk<br />
44<br />
Jotun<br />
Oseberg<br />
±2.5% ±2.5%<br />
42<br />
44.1<br />
± 2.0% ± 2.0%<br />
43<br />
SLØ<br />
SLV<br />
Huldra<br />
43.1<br />
42<br />
41<br />
Sone 7<br />
Sone 2<br />
Troll<br />
42.1 42.1<br />
41.8<br />
42.2<br />
40<br />
42<br />
6-Sep-06<br />
C2001<br />
42.1 42.1<br />
44.3 42.9 42.0<br />
H. J. Dahl
Field locations<br />
Oseberg<br />
Statfjord<br />
Statfjord E/N<br />
Snorre<br />
Vigdis<br />
Gullfaks<br />
Borg<br />
Tordis<br />
Snorre<br />
Vigdis<br />
Veslefrikk<br />
Brage<br />
Huldra<br />
Åsgard B<br />
Mikkel<br />
Norne<br />
Heidrun<br />
Draugen<br />
St. Fergus<br />
Sleipner E<br />
Sleipner W<br />
Sigyn<br />
Gungne<br />
Grane<br />
Heimdal<br />
Huldra<br />
Vale<br />
Skirne<br />
43<br />
Jotun<br />
Balder<br />
Ringhorn<br />
Draupner<br />
Troll<br />
Kollsnes<br />
Naturgass Vest<br />
Kårstø<br />
Rogass<br />
Gasnor<br />
Ek<strong>of</strong>isk<br />
Valhall<br />
Hod<br />
Dornum<br />
43<br />
Dunkerque<br />
Zeebrugge<br />
NGT<br />
EMS/EPT1<br />
Netra/EPT2<br />
H. J. Dahl
Main routings 2006 2006<br />
St. Fergus<br />
44<br />
44<br />
Dunkerque<br />
Zeebrugge<br />
NGT<br />
EMS/EPT1<br />
Dornum<br />
Netra/EPT2<br />
H. J. Dahl
Hydrat<br />
Trykk (bar)<br />
100<br />
Hydratområdet<br />
Hydrat (likevekt) skurve<br />
80<br />
60<br />
40<br />
45<br />
Fasekonvolutt for naturgass<br />
45<br />
20<br />
6-Sep-06<br />
-40 -20<br />
0 20<br />
40<br />
Temperatur (C)<br />
H. J. Dahl
Hydratdannelses kurver for Seipner kondensat<br />
Trykk (bar)<br />
100<br />
15 vekt%<br />
NaCl<br />
15 vekt%<br />
MEOH<br />
15 vekt%<br />
MEG<br />
Rent vann<br />
80<br />
60<br />
46<br />
40<br />
20<br />
46<br />
6-Sep-06<br />
-4 -2<br />
0 2<br />
4<br />
Temperatur (C)<br />
H. J. Dahl
Hvordan unngå hydrat dannelse?<br />
1. Fjerne vann<br />
2. Tilsette inhibitor<br />
47<br />
3. Redusere trykket<br />
4. Tilføre varme<br />
47<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Hydrat, Sleipner og en kald vinterdag<br />
Trykk (bar)<br />
100<br />
80<br />
60<br />
Hydratkurve<br />
48<br />
Sleipner<br />
Rørledningskarakteristikk ved driftsforhold<br />
40<br />
20<br />
Kårstø<br />
48<br />
6-Sep-06<br />
0<br />
10 20<br />
30 40<br />
50<br />
Temperatur (C)<br />
H. J. Dahl
Holistic approach required in design an<br />
operations!<br />
• Due attention shall be given to:<br />
• Law and regulation<br />
• Economic theory<br />
49<br />
• Technical issues<br />
[From ‘Signs that say what you want them so say ……’<br />
Gillian Wearing. 1992 - 1993, Tate Modern Gallery.<br />
49 - UK passer - bys were asked to write a sign. ]<br />
UNIVERSITY OF SOUTH AUSTRALIA<br />
System Engineering & Evaluation Centre<br />
6-Sep-06<br />
H. J. Dahl
Change language