Wind-powered Water Injection (WIN WIN)

WIN WIN (WINd-powered Water INjection) er utviklet av DNV GL i et samarbeidsprosjekt med aktører fra industrien. WIN WIN er et vinddrevet vanninjeksjonssystem som tilfredstiller tekniske, funksjonelle og kommersielle krav, og som representerer et realistisk alternativ til konvensjonelle systemer. Prosjektet kombinerer kjent teknologi anvendt på en ny måte med formål å øke oljeutvinning ved å ta i bruk et vinddrevet vanninjeksjonssystem. Den første fasen av prosjektet (2015-2016) konkluderte med at det er teknisk gjennomførbart å drive en vanninjeksjonsprosess med kraft fra en flytende vindturbin. Ingen tekniske barrierer ble identifisert. En slik løsning oppfyller ytelsesmål og kan være et konkurransedyktig alternativ til konvensjonelle løsninger. I tillegg til å tilby olje og gass operatører et fleksibelt alternativ for å redusere kostnader, er det antatt at en WIN WIN enhet vil bidra til reduksjon av CO2 utslipp med 9000 tonn per år. Den andre fasen av WIN WIN prosjektet ble igangsatt i begynnelsen av 2017. Prosjektet har blitt ledet av DNV GL, med ExxonMobil og Vår Energi (tidligere Eni Norge) som samarbeidspartnere. Prosjektets hovedmål har vært å validere det elektriske systemet og øke forståelsen av hvordan et autonomt mikronettverk med store, varierende laster kan driftes. Hovedaktvititen i fase to av WIN WIN prosjektet har vært simuleringsstudier og eksperimentell testing av mikronettverket. Den eksperimentelle «power-hardware-in-the-loop» (PHIL) testingen har blitt utført med i DNV GLs laboratorier i Arnhem i Nederland med gode resultater. Resultatene har økt tilliten til at det eletriske mikronettverket kan fungere og forbli stabilt i alle driftsmoder og overganger mellom disse, og har økt systemets overordnede teknologiske modenhetsnivå («Technology Readiness Level»). Siden WIN WIN representerer et nytt og unikt konsept, som integrerer havvind og petroleumsteknologier, er ikke de regulatoriske rammebetingelsene for et slikt system på plass. DNV GL har vært i dialog med relevante myndigheteter og interessenter for å forstå de relevante rammebetingelsene for en potensiell WIN WIN enhet på den norske kontinentalsokkelen. Prosjektet har kartlagt en mulig framgangsmåte for samsvar med gjeldende krav i en «Regulatorisk Samsvarsplan». Ingen betydelige barrierer har blir identifisert. En drift og vedlikeholdsplan har blitt utviklet for systemet, inkludert krav for planlagt og uplanlagt vedlikehold, bemanning, fartøy og forventet samarbeid med en vertsplattform. Denne har dannet grunnlaget for en oppdatert tilgjengelighetsanalyse. Som et resultat av de oppdaterte tilgjengelighetsberegningene og videreutviklet kostnadsmodellering, har de estimerte driftskostnadene blitt betydelig redusert sammenlignet med resultatene fra fase 1. Prosjektet har videre gjort en markedskartlegging med fokus på den norske kontinentalsokkelen. Kartelggingen inkluderer relevante rammebetingelser og interessenter på sokkelen, i tillegg til status og utvikling av vanninjeksjonsaktiviteter. Det er klare indikasjoner på at WIN WIN type systemer etterspørres, og aktører har uttrykt interesse for utviklingen som har funnet sted i WIN WIN prosjektet. De tydeligste driverne for en WIN WIN applikasjon er relatert til begrenset kraftforsyning og/eller plass og vektbegrensinger på eksisterende plattform, lange tilknytningsavstander, lange avstander til land og økt pris på karbonutslipp. Operatørens strategi og miljøprofil er også forventet å være en påvirkende faktor. Prosjektet har utviklet nye estimater for kapitalkostnader for en WIN WIN enhet og evaluert systemets ytelse for fire ulike lokasjoner globalt. Lokasjonsspesifikke vinddata har blitt brukt som basis for disse evalueringene. Indikatorer som vanninjeksjonsrater, nedetider grunnet manglende vind, teknisk tilgjengelighet og antall start/stopp sykluser har blitt identifisert. Videre har prosjektet evaluert alternativet å erstatte vekselstrømsnettverket med et likestrømsnettverk, og identifisert tilhørende muligheter og utfordringer. Veildedningsdokumentet «Guideline for WIN WIN type systems» med relevante krav, obervasjoner og anbefalinger for ulike varianter av WIN WIN systemet har blitt utviklet med formål å inspirere og supportere utvkling av WIN WIN systemer. Leveransen fra fase 2 av WIN WIN prosjektet, i form av prosjektrapporter, ble levert til industripartnerne i desember 2018. I løpet av våren 2019, har webinarer og presentasjoner blitt holdt for partner-organisasjonene. Møter og presentasjoner har også blitt arrangert for andre interessenter, som utstyrsleverandører og O&G operatører. Prosjektet var presentert under UTC konferansen i Bergen i Juni 2019. En offentlig tilgjengelig rapport ble gitt ut 8. mai 2019 i forbindelse med Offshore Technology Conferanse (OTC) i Houston (USA). Denne rapporten er tilgjengelig for nedlasting på DNV GLs internettside.

Outcomes -DNV GL will use the results and knowledge in our advisory and verification services. The gained competence can be applied to both WIN WIN type systems and similar challenges such as island operations and stand-alone automation systems. -The industry partners' long term plan is to use the achieved knowledge and results in future field development projects. The partners have also increased their competence in offshore wind. Impacts -The project's largest achievement is that the WIN WIN microgrid is now considered proven on a conceptual level. The industry as a whole can benefit from this in future developments. -The project has been in the forefront for collaborations between the OW industry and the O&G industry. As the O&G industry is under pressure to reduce emissions, it is expected that the experiences from WIN WIN will be useful for various stakeholders in the coming years when looking at opportunities to integrate renewable energy technologies with O&G operations.

WIN WIN is DNV GLs concept for Wind Powered Water Injection. It comprises a floating wind turbine which supplies power to a water injection process in a fully standalone system, including pumps and water treatment systems. For the oil and gas industry, this is a flexible solution which can increase the lifetime of existing fields and reduce the emissions compared to the conventional solution. For the wind industry, this is an opportunity to develop floating wind power in commercial projects, and at the same time, learn from the offshore experience of the oil industry. The concept was initially studied by DNV GL and further explored in a DNV GL led joint industry project (JIP) that was undertaken together with oil majors in 2015/2016. The main conclusions from the phase 1 are that no technical showstoppers are identified and that the concept is cost-competitive to conventional solutions for suitable fields. However, it was also concluded that relevant research and development, testing and qualification has to be undertaken to improve and validate the concept. The primary objective of the phase 2 of the WIN WIN concept is therefore to develop the concept for wind-powered water injection towards commercialization by focusing on 3 key areas: i) analyse and improve technical solutions to key challenges, ii) improve performance and reduce cost of solution, and iii) demonstrate market potential and scalability. To achieve the above objectives, the project will encounter critical R&D challenges related to the development of electrical system for off-grid operation of wind turbine, the effect of variable power supply on components and sub-systems and challenges related to obtaining advanced water treatment systems.