Lecküberwachung an einer CO2-Pipeline
- Entfernung von CO2 aus dem Erdgas vor der Verflüssigung
- Transport von CO2 über eine 7 km lange Pipeline zu Injektionsbohrlöchern für die dauerhafte Speicherung
- Einsatz eines E-RTTM-basierten Leckerkennungssystems an der Pipepline
Hintergrund
Das Erdgas aus dem Gorgon-Gasfeld in Westaustralien enthält etwa 14 % natürliches CO2. Bevor das Erdgas auf -162°C heruntergekühlt und in LNG umgewandelt wird, wird das CO2 entfernt. Um den ökologischen Fußabdruck zu minimieren, lässt der Betreiber das abgeschiedene CO2 nicht einfach in die Umwelt ab, sondern lagert es per Injektion in einer Speicherformation. Eine 7 km lange unterirdische Pipeline transportiert das CO2 von der LNG-Verflüssigungsanlage zu den CO2-Injektionsbohrlöchern.
Konkrete Messaufgabe
Das CO2 wird in überkritischer Phase bei erhöhtem Druck trans-portiert. Die unterirdische Rohrleitung hat einen Durchmesser von 12" (~300 mm). Drei Verdichtermodule speisen das CO2 in die Pipeline ein, die es zu neun Bohrlöchern der drei Injektions-bohrstellen transportiert. Die Messanforderung in diesem Projekt bestand darin, ein Lecküberwachungssystem bereitzustellen, das schnell und genau Leckinformationen zu den drei Pipeline-abschnitten zwischen der LNG-Anlage und den Injektionsanlagen liefert.
Realisierung der Messung
KROHNE lieferte das E-RTTM basierte Lecküber- wachungssystem PipePatrol. Auf Basis von Durchfluss, Druck- und Temperaturmessungen am Ein- und Auslass der Pipeline sowie eines digitalen Zwillings der Leitung berechnet PipePatrol den Durchfluss, den Druck und die Temperatur an jedem beliebigen Ort der Pipeline mittels "Real-Time-Transient-Modelling".
Für den Fall, dass die berechneten Durchfluss-, Druck- und Temperaturwerte von den tatsächlichen Messwerten abweichen, lässt sich mithilfe eines proprietären Algorithmus zur Vermeidung von Fehl-alarmen ermitteln, ob es sich um einen Sensordrift oder ein echtes Leck handelt. Das Projekt wies einige sehr spezielle Bedingungen auf. Hierzu zählten z.B. die spezifischen thermophysikalischen Eigenschaften des CO2 in der überkritischen Phase und die Durchflussmessungen mittels Messblenden, die einen eingeschränkten Messbereich hatten. Dennoch liegt die minimal nachweisbare Leckrate bei diesem Projekt bei rund 1%, bei einer Erkennungszeit von weniger als 15 Minuten.
Ein simulierter Lecktest wurde unter externer Aufsicht von Lloyds durchgeführt. Für den Test wurde im SCADA-System der Messwert von einem der Durchflussmessgeräte um 10 kg/s verschoben, was bei PipePatrol schnell einen Leckalarm auslöste.
Die Prozessüberwachungssoftware SynEnergy von KROHNE wurde für die Anbindung an die bestehenden SCADA-Systeme und HMIs bzw. zur Visualisierung der Leckerkennung verwendet. Die HMI-Oberflächen laufen auf einem virtuellen Server im Unternehmensnetzwerk und sind daher von überall aus dem Netzwerk zugänglich.
Nutzenbetrachtung
Das E-RTTM-basierte Lecküberwachungssystem unter- stützt den sicheren Betrieb der CO2-Transportpipeline. Im Falle eines Lecks – egal, ob dieses spontan oder klein und schleichend auftritt – wird der Kunde von PipePatrol ent-sprechend alarmiert.