Risiko knyttet til gassutslipp under vann Scandpower Risk Management AS

Estimering av risiko - Det undersjøiske gassutslippet - Olga v. 5 - Spredningen av gass i vann - Egenutviklet transient gass plume modell - Spredning av gass i atmosfæren - CFD verktøy (Kameleon Firex eller Flacs)

Det undersjøiske gassutslippet Bestemmes av Olga v. 5. Input: - komposisjon på fluiden - rørlengde, diameter og veggruhet - varmeovergangstall - internt trykk og temperatur - massestrøm - hullstørrelse - isoleringspunkter og tid Output: - massestrøm av gass og væske som funksjon av tid

Undersjøisk gasspredning Meget kompleks fysikk – soniske hastigheter i utslippet – kraftig turbulens – flerfase den undersjøiske gasspredningen blir gjenstand for relativt grov modellering basert på eksperimentelle data

Scandpower’s transiente undersjøiske gass plume modell Plume fysikk og modellerte faser 1.start av gass plume (initial betingelse) 2. stigende boblekrone (cap) 3. boblekronen når overflaten og slipper ut gass til atmosfæren 4. ”quasi-stasjonært” gassutslipp fra gassplume

Plume fysikk og modellering 1. start av gass plume simulering (initial betingelse)

Plume fysikk og modellering 2. stigende boblekrone

Plume fysikk og modellering 3. boblekronen når overflaten og slipper ut gass til atmosfæren

Plume fysikk og modellering 3. ”quasi-stasjonært” gassutslipp fra gass plume

Modelling details Basert på M.S.G. Bettelini and T.K. Fanneløp: "Underwater Plume from an Instantaneously Started Source", Applied Ocean Research 15 (1993)

Modelleringsdetaljer, boblekrone Transport ligninger for boblekronen Kontinuitet Bevegelsesmengde

Modelleringsdetaljer, gass plume Antar gaussisk hastighetsprofil W p (z) finnes fra normalisert hastighet funnet fra eksperimenter

Modelleringsdetaljer, gass plume Fanneløp's normalised plume calculations Non-dimensional depth, X Non-dimensional velocity, W

Modelleringsdetaljer, gass plume Masse gass gjennom et horisontalt tverrsnitt er like gass utslippet ved tid 1 = nåværende tid – stigetid til horisontalt tverrsnitt basert på plume hastighet ved utslippet tid 1. (Iterasjon nødvendig) Noen konstanter: α p = 0.14, α c = 0.15, slip hastighet = 0.3 m/s

Modelleringsdetaljer, horisontal defleksjon av plume Antar potensialstrømning mot overflaten.

.

Resultater fra test casene Fullt brudd utslipp Figure: Release at bottom.

Resultater fra test casene Fullt brudd utslipp på overflaten 70m dyp Figure: Mass Release at Surface 70m.

Resultater fra test casene Fullt brudd utslipp på overflaten 70m dyp Figure: Mass flux at the surface 70m.

Resultater fra test casene Fullt brudd utslipp på overflaten 300m dyp Figure: Mass Release at Surface 300m.

Resultater fra test casene Fullt brudd utslipp på overflaten 300m dyp Figure: Mass flux at the surface 300m.

Resultater fra test casene Overflateutslipp for en 50 kg/s masse rate på 70m dyp Figure: Mass Release at Surface 70m.

Resultater fra test casene Overflateutslipp for en 50 kg/s masse rate på 70m dyp Figure: Mass flux at the surface 70m.

Resultater fra test casene Overflateutslipp for en 50 kg/s masse rate på 300m dyp Figure: Mass Release at Surface 300m.

Resultater fra test casene Overflateutslipp for en 50 kg/s masse rate på 300m dyp Figure: Mass flux at the surface 300m.

Gass spredning i atmosfæren Beregnes med CFD verktøyet Kameleon Firex 2005 som er en tredimensjonal Navier-Stokes løser - Masseraten fra gass plume modellen eksporteres i filer som kan leses av Kameleon Firex - Gass utslippsprofilet tilnærmes typisk med 5 smultringer med konstant masseflux - Gass spredningen kan studeres for forskjellige vindhastigheter, gasstettheter og stabilititetsnivå for atmosfæren.

Gass spredning i atmosfæren Beregningsområde:.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 100s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 2m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 140s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 2m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 200s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 2m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Horizontal projection of the gas cloud about 200s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 2m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 7m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Horizontal projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 7m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 15 m/s wind. Horizontal projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 15 m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 240s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 300m depth and 2m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 300m depth and 7m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 300m depth and 7m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 15m/s wind. Horizontal projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the full rupture case, 70m depth and 15m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the 50kg/s release rate case, 70m depth and 2m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 50s after the gas reaches the surface for the 50kg/s release rate case, 70m depth and 7m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the 50kg/s release rate case, 70m depth and 7m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 40s after the gas reaches the surface for the 50kg/s release rate case, 70m depth and 15m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 300s after the gas reaches the surface for the 50kg/s release rate case, 70m depth and 15m/s wind.

Resultater fra gass spredning i atmosfæren. Vertical projection of the gas cloud about 50s after the gas reaches the surface for the 50kg/s release rate case, 300m depth and 2m/s wind.

Oppsummering resultater fra gass spredning i atmosfæren. Maksimal horisontal distanse til ½LEL and LEL CaseDypLEL½LEL Full brudd70 m1800 (15m/s)2600 (15 m/s) Full brudd300 m2000 (15 m/s)2800(15 m/s) 50 kg/s70 m120 (2 m/s)170 (2 m/s) 50 kg/s300 m00

Oppsummering resultater fra gass spredning i atmosfæren. Maksimal vertikal distanse til ½LEL and LEL CaseDypLEL½LEL Full brudd70 m900 (2m/s)1200 (2 m/s) Full brudd300 m750 (2 m/s)1100 (2 m/s) 50 kg/s70 m50 (2 m/s)60 (2 m/s) 50 kg/s300 m00

Oppsummering resultater fra gass spredning i atmosfæren Fullt brudd: - Vertikaldistanse til LEL and ½ LEL er større for små dyp som følge av et mer konsentrert gassutslipp - Maksimal horisontal distanse varierer ikke mye med de to dypene som er undersøkt. - Sterk samvirkning mellom gassky og vind i atmosfæren for store uslipp og liten vind (ikke stasjonært) 50kg/s lekkasje: - For et dyp på 300m og vindhastigheter ned i 2m/s er disse funnet ufarlig - For et dyp på 70 m og en vindhastighet på 2m/s dannes det en gassky på overflaten som er over 100 m lang ved en vindhastigheten på 2m/s. For en vindhastighet på 7 m/s får man en horisontal LEL distanse på 50 meter idet boblekronen når overflaten. Etterpå blir horisontal avstand til LEL konsentrasjon ca 30 m..