Development of Vikotherm R5

Undersjøisk termisk isolasjon brukes i offshore O&G-industrien for å sikre en pålitelig ankomsttemperatur for brønnvæsken ved prosessanlegget eller plattformen og en garantert minimum avkjølingstid i tilfelle prosessavbrudd. Med stadig økende krav til havdybde og driftstemperatur og utvidede avstander til oljebrønner og plattformer, er det behov for mer termisk effektive og hydrotermisk stabile produkter. Konkurransedyktige nye teknologier, nye forretningsmodeller samt differensiering og diversifisering av produkter og tjenester er nødvendig for å sikre og styrke norsk leverandørindustri i de skiftende markedene. For å møte de nye kundetrendene, vil TON utvikle en ny, støpbar, reaktiv to-komponent termisk isolasjon. Den nye Vikotherm R5 materialteknologien gjør det mulig for TON å skape nye produkter og systemløsninger med forbedret teknisk ytelse og produksjonsfleksibilitet. Materialutviklingen er igangsatt med litteraturstudie og kartlegging av kandidater som kan inngå i utformingen av VR5. Ved å bygge kunnskap om kjemien til ulike reaksjonsmekanismer for de aktuelle materialkandidatene, har prosjektet kommet frem til to ulike strategier for å produsere VR5. En strategi er å bruke et kjemisk modifisert gummimateriale som medmiddel i reaksjonen med en herdende harpiks. En annen strategi er å bruke et materiale som har blitt kraftig modifisert, som et tilsetningsstoff. Modifisering av eksisterende gummier har blitt oppnådd på 50 - 100 g skala i trykksatte laboratoriereaktorer, og de resulterende materialene har blitt analysert for å avgjøre om reaksjonen har modifisert den opprinnelige polymeren. De første resultatene indikerer at dette er oppnådd. Tilknyttede kostnader i CAPEX og OPEX kan begrense den kommersielle anvendeligheten av denne tilnærmingen; men det er nyttig som et verktøy for å undersøke den grunnleggende kjemien til systemet for påfølgende optimalisering. Den lange reaksjonstiden og behovet for trykksatte produksjonsbeholdere, med påfølgende resirkulering av løsemidler og produktrensing er også bekymringsverdige. Det forventes, gjennom optimalisering av denne prosessen, at den kan overføres til mer praktisk utstyr for produksjon. Ruten for blanding med modifiserte, eksisterende funksjonaliserte materialer har hatt betydelig fokus de siste månedene, da dette er en prosess som er nærmest beslektet med vår normale produksjon og vil kreve det laveste nivået av CAPEX. Det forventes også at en slik tilnærming vil gi materiale som kan pelletiseres og gjøres klart for senere bruk uten behov for løsemidler og dermed ingen resirkulering. I motsetning til modifikasjonsruten, er graden av frihet til å fokusere på spesifikke bindingstyper og geometrier mer begrenset i dette tilfellet. Det sammensatte materialet, slik laget, skal deretter oppløses i DCPD og polymeriseres under påvirkning av en katalysator på omtrent samme måte som med modifikasjonsruten. Bruken av alternative vulkaniseringsordninger har blitt uttømmende undersøkt, og har dessverre fastslått, gjennom teoretiske evalueringer og fysiske eksperimenter, at det ikke fantes kjente egnede systemer. Dette bekreftet imidlertid at de to valgte veiene ovenfor er de som er mest sannsynlige for å lykkes. Analyseteknikker som atomkraftmikroskopi (AFM), 13C og 1H-NMR, FT-IR har blitt brukt mye for å undersøke strukturforhold. Dette har krevd omfattende koordinering med interne og eksterne ressurser i flere land. Funnene her har vært grunnleggende i kunnskapen som er bygget til dette punktet. Prosjektet fortsetter med undersøkelser av modifikasjon og blanding, men undersøker samtidig hvordan en produksjon i mesoskala kan settes sammen for å produsere tilstrekkelige mengder for å lage prøver for mekanisk og termisk testing. I laboratoriebenkskalaarbeidet har man sett en viss forbedring i morfologien i blandinger, noe som indikerer at en viss interaksjon har blitt provosert. Nyere utviklingsveier har også blitt åpnet ettersom man har sett at bruk av kortkjedede og kjemisk nedbrutt vulkanisater har gitt både herding, vulkanisering og ønsket forbedring av materialets duktilitet. Dette er potensielt en mye lavere kostnad og mindre kapitalkrevende metode og blir akselerert i utviklingen.

Subsea thermal insulation is used to avoid cooling of the oil in the pipelines during transportation. This secures safe fluid flow by avoiding formation of blockages and ensures a reliable arrival temperature of the oil at the processing plant or platform. The planned Vikotherm® R5 is a novel injectable rubber material concept for thermal insulation of subsea production systems (SPS) and Subsea Umbilicals, Risers & Flowlines (SURF). Vikotherm® R5 will meet future market needs for insulation products with higher thermal efficiency and hydrothermal stability, for operations at ever increasing ocean depths (> 3000 m) and at higher operating temperature requirements (at or above 180°C). The very ambitious development of Vikotherm® R5 will require high quality and interdisciplinary R&D efforts in applied polymer research, advanced materials characterization and process development. In particular, Vikotherm® R5 relies on a novel catalyst technology not hitherto used for the materials production for O&G. Further, Vikotherm® R5 will require the development of material formulations that fulfil all necessary requirements for processing and end-use performance. Vikotherm® R5 will contribute to the OG21 Target Technology Area 4: Production, processing and transport, by enabling improved productivity and reduced costs from new and existing fields on the Norwegian Continental Shelf (NCS) and also globally. Trelleborg Offshore Norway (TON) is a world leading provider of insulation for bends, jumpers, valves and manifolds to the oil and gas sector. The Vikotherm® R5 insulation material technology will enable TON to secure and expand its thermal insulation business into new fields not accessible using the Vikotherm® solutions of today. Further, Vikotherm® R5 will enable TON to develop a new and more sustainable business model as a material supplier, which complements the current material application service business, and which responds to changing market trends.