Υποθαλάσσιο νερό μετακίνησης

Το σύστημα επεξεργασίας υδάτων Seabox subsea, που βρίσκεται στον πυθμένα του βυθού. (Εικόνα: NOV)

Επαλήθευση της ικανότητας της Seabox να επεξεργάζεται νερό για αυξημένη ανάκτηση πετρελαίου

Το ξεκλείδωμα του δυναμικού πλήρους αξιοποίησης πετρελαίου είναι το κλειδί για τους φορείς εκμετάλλευσης και καθοριστικός παράγοντας για τις εξελίξεις στον τομέα. Η μεγιστοποίηση των ποσοστών ανάκτησης είναι ακόμη πιο σημαντική στο σημερινό περιβάλλον, καθώς οι φορείς εκμετάλλευσης πρέπει να παράγουν με χαμηλότερη τιμή ανακύκλωσης των εμπορευμάτων για να αποφέρουν κέρδη σε νέες περιθωριακές ανακαλύψεις. Μόνο στη Βόρειο Θάλασσα υπάρχουν περίπου 400 δυνατοί δεσμοί που περιμένουν την ανάπτυξη. Αυτό, σε συνδυασμό με την εστίαση της περιβαλλοντικής απαλλαγής στη βιομηχανία, απαιτεί νέες και καινοτόμες λύσεις.

Η χρήση δευτερευουσών μεθόδων ανάκτησης για την παροχή συντήρησης πίεσης και αποτελεσματικότητας σάρωσης είναι ένας τρόπος για τη μεγιστοποίηση της ανάκτησης. Οι συνήθεις μέθοδοι περιλαμβάνουν την έγχυση εναλλασσόμενου αερίου νερού, αερίου ή νερού. Οι ιδιότητες της δεξαμενής καθορίζουν την προτιμώμενη τεχνική λύση. Η μη πλήρη κατανόηση των χαρακτηριστικών της δεξαμενής μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα εγχύσεως εάν εγχυθεί ασυμβίβαστη λύση μέσα στη δεξαμενή. Η επιδερμίδα μπορεί να μειωθεί εξαιτίας της βιοσυσσωμάτωσης και της βλάβης από αιωρούμενο στερεό στο νερό. Οι περιθωριακές εξελίξεις αντιμετωπίζουν μια ακόμη πρόκληση που μεγιστοποιεί το δυναμικό ανάκτησης, επιτυγχάνοντας ταυτόχρονα κερδοφορία Αυτό είναι δυνατό μέσω της σύνδεσης με τις εγκαταστάσεις υποδοχής ή ακόμα και με τη μετακίνηση σε μη επανδρωμένες πλατφόρμες.

Το National Oilwell Varco (NOV) προσφέρει ένα νέο αυτόνομο υποθαλάσσιο σύστημα επεξεργασίας νερού το οποίο μπορεί να παρέχει καθαρό νερό και να αυξάνει τις δυνατότητες ανάκτησης για οριακές εξελίξεις, καθώς και για γηράσκοντα πεδία, μακριές δεξαμενές, εξελίξεις στο πράσινο περιβάλλον και μικρές πλατφόρμες γεώτρησης. Το σύστημα επεξεργασίας νερού υποθαλάσσιο Seabox παρέχει απολύμανση ακατέργαστου θαλασσινού νερού και μειώνει τον αριθμό των αιωρούμενων στερεών, αποσυνδεδεμένων από τις διαδικασίες κατεργασίας ύδατος υψηλής πίεσης. Αυτό εξαλείφει την ανάγκη να πιέσει νερό από τη μονάδα υποδοχής στο μπεκ ψεκασμού. Η επεξεργασία και η έγχυση νερού μπορούν τώρα, με αυτή τη νέα λύση, να παρέχονται όπου και όταν απαιτείται. Η έγχυση νερού και η αντικατάσταση κενού γίνεται μια ρεαλιστική και οικονομικά προσιτή εναλλακτική λύση στην παραγωγή από την εξάντληση μόνο ή με τη μεταφορά του νερού από έναν δυνητικά περιορισμένο οικοδεσπότη, προκειμένου να αυξηθεί το δυναμικό ανάκτησης των περιθωριακών εξελίξεων.

Seabox
Η τεχνολογία υπομονάδας επεξεργασίας νερού υποθαλάσσιο έχει στόχο να παρέχει υποθαλάσσιο νερό υψηλής ποιότητας χωρίς να διακυβεύεται η ασφάλεια, η λειτουργικότητα ή η αξιοπιστία. Η NOV έχει καταστήσει δύο λειτουργικά και έχει προσόντα του συστήματος σε επίπεδο τεχνολογίας τέχνης (TRL) 6.

Το δομοστοιχείο Seabox είναι κατασκευασμένο από ενισχυμένο με γυαλί πολυμερές (GRP) και αποτελείται από τρία κύρια μέρη: ένα δίσκο, ένα δωμάτιο δωματίου και μια μονάδα επεξεργασίας. Έχει σχεδιαστεί ώστε να έχει όλα τα εναλλάξιμα μέρη που βρίσκονται μέσα στη μονάδα επεξεργασίας που μπορεί εύκολα να ανακτηθεί για εύκολη επέμβαση. Η ενότητα χρησιμοποιεί γνωστές μεθόδους για την απολύμανση του νερού και για τη διευθέτηση των στερεών. Η απολύμανση του νερού διεξάγεται μέσω δύο διαδικασιών ηλεκτρολύσεως επί τόπου. Κατ 'αρχάς, τα ηλεκτροχλωρίωση στην είσοδο της μονάδας παράγουν υποχλωριώδες νάτριο και στη συνέχεια ένα δευτερεύον στάδιο οξειδώσεως όπου παράγονται οξειδωτικοί παράγοντες ανώτερης τάξης για την περαιτέρω αποσύνθεση νεκρού οργανικού υλικού. Αυτό, σε συνδυασμό με τον μεγάλο όγκο της μονάδας, θα εξασφαλίσει αρκετό χρόνο για να αντιδράσει το χλώριο με τα οργανικά μέσα στο θαλασσινό νερό. Η στερεή καθίζηση παρέχεται με ιζηματοποίηση (βαρύτητα) και λόγω του ιδιόκτητου εσωτερικού σχεδιασμού του δομοστοιχείου χώρου αποθέματος που έχει ως αποτέλεσμα την ελασματοειδή ροή, προκαλώντας την τακτοποίηση σωματιδίων με μεγαλύτερη πυκνότητα από το νερό. Η τυποποίηση είναι
κλειδί για το σχεδιασμό της μονάδας Seabox. Η μονάδα έχει σχεδιαστεί με χωρητικότητα επεξεργασίας μεταξύ 20.000 και 60.000 βαρελιών νερού ημερησίως και μπορεί να εγκατασταθεί σε βάθος νερού κάτω από 3.000 μέτρα.

(Φωτογραφία: NOV)

Δοκιμή ρύθμισης
Η NOV εγκατέστησε μια μονάδα Seabox στα ανοικτά των ακτών του Stavanger της Νορβηγίας, στο πλαίσιο ενός έργου επαλήθευσης τον Φεβρουάριο του 2018. Στόχος ήταν να επαληθευτεί η απόδοση της μονάδας πλήρους κλίμακας σε αντιπροσωπευτικό υποθαλάσσιο περιβάλλον. Το έργο υποστηρίχθηκε από τρεις φορείς και είχε δοκιμαστική περίοδο τριών μηνών. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου αναλύθηκαν οι δυνατότητες απολύμανσης της μονάδας και σωματιδίων. Η μονάδα εγκαταστάθηκε σε 220 μέτρα βάθος νερού, 550 μέτρα από την ακτή από τον σταθμό ελέγχου, ο οποίος παρέσχε ενέργεια και επικοινωνία. Η υποθαλάσσια αντλία εγκαταστάθηκε κοντά στην ακτή και έριξε νερό μέσω του Seabox, όπου μια γραμμή δειγματοληψίας στην κατεύθυνση της ροής οδήγησε ένα κλάσμα του επεξεργασμένου νερού σε μια χερσαία εγκατάσταση για την ανάλυση της ποιότητας του νερού. Μια ωμή γραμμή δειγματοληψίας θαλάσσιου ύδατος κοντά στο δομοστοιχείο προσφέρει δειγματοληψία σύγκρισης

Δείγματα δειγματοληψίας
Το πεδίο εργασίας, για την επίτευξη του στόχου του προγράμματος επαλήθευσης, έθεσε ένα εκτεταμένο πρόγραμμα δειγματοληψίας για την επαλήθευση των δυνατοτήτων απολύμανσης και ιζηματοποίησης της ενότητας. Το πρόγραμμα δειγματοληψίας χωρίστηκε σε αυτές τις δύο μεγάλες κατηγορίες. Μαζί με τους χορηγούς του έργου, η NOV δημιούργησε ένα πρόγραμμα δειγματοληψίας που περιελάμβανε συνολικά 13 διαφορετικούς τύπους αναλύσεων, όλες πραγματοποιήθηκαν από ανεξάρτητο εργαστήριο τρίτων μερών που ειδικεύεται στις υπηρεσίες για την ανάντη πετρελαϊκή βιομηχανία.

Για να επαληθεύσετε τις δυνατότητες απολύμανσης του νερού της μονάδας, π.χ. τις δυνατότητες της μονάδας να αφαιρεί, να απενεργοποιεί ή να σκοτώνει μικροοργανισμούς στο θαλασσινό νερό, γενικά ετερότροφα βακτήρια (GHB) και θειικά βακτηρίδια (SRB), τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) ποσοτική αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (qPCR) μετρήθηκε σε όλο το πρόγραμμα επαλήθευσης. Τα γενικά αποτελέσματα μέσω αυτών των δειγμάτων έδειξαν ότι τόσο τα πλαγκτονικά όσο και τα αιολικά επίπεδα στο επεξεργασμένο νερό ήταν κάτω από ανιχνεύσιμα επίπεδα. Τα αποτελέσματα υποστηρίζονται περαιτέρω από τα δείγματα ATP και qPCR. Συγκρίνοντας τα επίπεδα ΑΤΡ από το ακατέργαστο θαλασσινό νερό και το επεξεργασμένο θαλασσινό νερό, κατά μέσο όρο ένα σύνολο 98,6% όλων των μικροοργανισμών απενεργοποιήθηκε με τη διαδικασία απολύμανσης μέσα στο δομοστοιχείο. Το qPCR έδειξε συνολική μείωση στο επίπεδο των βακτηριδίων με 99,8% και 100% για τον αριθμό SRB. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν την ικανότητα της μονάδας να παρέχει απολυμασμένο νερό μέσω της διαδικασίας ηλεκτρόλυσης και τη χρήση του χρόνου παραμονής.

Για να επαληθευτούν οι δυνατότητες απομάκρυνσης στερεών, ο NOV χρησιμοποίησε τον δείκτη Coulter Counter, θολότητα και δείκτη πυκνότητας (SDI) ως μεθόδους δειγματοληψίας. Ο μετρητής Coulter παρέχει μια μέτρηση του αριθμού σωματιδίων και της κατανομής μεγέθους. Η σύγκριση των δειγμάτων ακατέργαστου θαλασσινού νερού και του νερού επεξεργασμένου με Seabox έδειξε σημαντική επίδραση στην ικανότητα καθιζήσεως της μονάδας. Κατά μέσο όρο, ο αριθμός σωματιδίων για το ωμό θαλασσινό νερό ήταν περίπου 10 φορές υψηλότερος σε σύγκριση με το νερό επεξεργασμένο με Seabox για σωματίδια μεγαλύτερα από 2μm. Μέσω μέτρησης θολότητας ήταν δυνατή η μέτρηση της συγκέντρωσης των αιωρούμενων σωματιδίων στο νερό. Η θολερότητα του Seabox μετρήθηκε γύρω στο 1 FTU, το οποίο βρίσκεται εντός του εύρους μετρήσεων θολερότητας στο πόσιμο νερό. Το SDI χρησιμοποιείται ως μετρητής για το ενδεχόμενο ρύπανσης ή προσκόλλησης. Κατά τη διάρκεια των οκτώ δειγμάτων που ελήφθησαν, το Seabox παρείχε επίπεδα SDI κυμαινόμενα μεταξύ τριών και τεσσάρων, τα οποία είναι αποδεκτά από πιθανές εφαρμογές νανοδιήθησης κατάντη, εάν αυτό απαιτείται. Συγκριτικά, πέντε από τα οκτώ δείγματα ακατέργαστου θαλάσσιου ύδατος είχαν SDI πάνω από την περιοχή μέτρησής τους σε SDI 6.

(Εικόνα: NOV)

Μελλοντικές δυνατότητες
Αυτή η επαλήθευση των δυνατοτήτων Seabox για απολύμανση και απομάκρυνση σωματιδίων από το θαλασσινό νερό και η ευελιξία εγκατάστασης, παρέχει μια νέα δυνατότητα προσθήκης νερού σε περιθωριακές εξελίξεις. Όταν βρίσκεται στον πυθμένα δίπλα σε ένα μπεκ ψεκασμού νερού, η μονάδα μπορεί να προσφέρει ένα βελτιωμένο σύστημα πλημμύρας για να εξασφαλίσει την απαραίτητη υποστήριξη πίεσης και την αποτελεσματικότητα σάρωσης. Αυτό μπορεί να αυξήσει το δυναμικό ανάκτησης πετρελαίου καθώς η δεξαμενή αξιοποιείται στο μέγιστο της χωρητικότητάς της. Το σύστημα πιστεύεται ότι είναι ισχυρός υποψήφιος για τη βελτίωση της υδροληψίας τόσο για τα πράσινα όσο και για τα βιομηχανικά πεδία. Η NOV όχι μόνο απέδειξε την απόδοσή της μέσω ενός εκτεταμένου προγράμματος επαλήθευσης, αλλά η μονάδα Seabox βρίσκεται επίσης σε συνεχή λειτουργία στο πεδίο Ekofisk στη Βόρεια Θάλασσα από το φθινόπωρο του 2018 με 100% μέχρι σήμερα.

Αυτή η τεχνολογία είναι μια ανταγωνιστική λύση για την παροχή αυξημένης ικανότητας επεξεργασίας νερού σε ώριμα καφέ πεδία ή για την παροχή νερού υψηλής ποιότητας στις οριακές εξελίξεις. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως υβριδική λύση, όπου το σύστημα επεξεργασίας νερού υποθαλάσσιου χρησιμοποιείται ως βήμα προεπεξεργασίας πριν από την εγκατάσταση των υφιστάμενων εγκαταστάσεων επεξεργασίας νερού για την αντιμετώπιση των γνωστών προκλήσεων όπως η βιολογική ρύπανση. Αυτό μπορεί να μειώσει τις λειτουργικές δαπάνες και να αυξήσει τη διαθεσιμότητα του συνολικού συστήματος επεξεργασίας νερού.

Ο συγγραφέας
Η Astrid Nygaard Engesland προσχώρησε στην NOV με την κληροδοτημένη ομάδα της SEABOX AS το 2013. Εργάζεται ως συντονιστής marketing και επικοινωνιών, όπου υποστηρίζει πρωτοβουλίες μάρκετινγκ και δημοσίων σχέσεων για το σύστημα επεξεργασίας νερού Subsea Seabox.