Umzugswasseraufbereitung Unterwasser

Das Unterwasser-Wasseraufbereitungssystem Seabox befindet sich auf dem Meeresboden. (Bild: NOV)

Überprüfung der Fähigkeit von Seabox, Wasser für eine erhöhte Ölrückgewinnung aufzubereiten

Die Ausschöpfung des vollen Ölgewinnungspotenzials ist für die Betreiber ein Schlüssel und ein entscheidender Faktor für die Feldentwicklungen. Die Maximierung der Gewinnungsraten ist in der gegenwärtigen Umgebung noch wichtiger, da die Betreiber zu niedrigeren Rohstoffkosten produzieren müssen, um neue marginale Entdeckungen rentabel zu machen. Allein in der Nordsee warten rund 400 potenzielle Raffhalter auf ihre Entwicklung. Dies, kombiniert mit dem Fokus der Branche auf Umweltbelastungen, erfordert neue und innovative Lösungen.

Die Verwendung sekundärer Rückgewinnungsmethoden zur Aufrechterhaltung des Drucks und zur Gewährleistung der Kehrleistung ist eine Möglichkeit zur Maximierung der Rückgewinnung. Üblicherweise verwendete Verfahren umfassen die Injektion von Wasser, Gas oder Wasserwechselgas. Die Reservoireigenschaften bestimmen die bevorzugte technische Lösung. Ein nicht vollständiges Verständnis der Reservoireigenschaften kann zu Injektionsproblemen führen, wenn eine inkompatible Lösung in das Reservoir injiziert wird. Die Injektivität kann aufgrund von Bio-Fouling und Beeinträchtigung durch im Wasser suspendierten Feststoff abnehmen. Eine weitere Herausforderung für marginale Entwicklungen ist die Maximierung des Erholungspotenzials bei gleichzeitiger Erzielung von Rentabilität. Dies ist durch einen Tieback möglich, um Einrichtungen zu hosten oder sogar unbemannte Plattformen zu betreten.

National Oilwell Varco (NOV) bietet ein neues, eigenständiges Unterwassersystem für die Wasseraufbereitung an, das sauberes Wasser liefert und das Wiederherstellungspotenzial für marginale Entwicklungen sowie für alternde Felder, lange Raffhalter, Neuentwicklungen auf der grünen Wiese und kleine Bohrlochplattformen erhöht. Das Unterwasser-Wasseraufbereitungssystem von Seabox sorgt für die Desinfektion von rohem Meerwasser und reduziert die Anzahl der suspendierten Feststoffe, die von den Prozessen der oberen Wasseraufbereitung entkoppelt sind. Dies beseitigt die Notwendigkeit, Wasser von der Host-Einrichtung zum Injektor zu schieben. Wasseraufbereitung und -injektion können jetzt mit dieser neuen Lösung bereitgestellt werden, wo und wann immer dies erforderlich ist. Die Wassereinspritzung und der Ersatz von Leerstellen werden zu einer realistischen und erschwinglichen Alternative zur Produktion, wenn nur wenig Wasser vorhanden ist oder wenn das Wasser von einem potenziell eingeschränkten Wirt transportiert wird, um das Wiederherstellungspotenzial von Randentwicklungen zu erhöhen.

Seabox
Die Technologie des Unterwasser-Wasserbehandlungsmoduls zielt darauf ab, eine qualitativ hochwertige Unterwasser-Wasserbehandlung bereitzustellen, ohne die Sicherheit, Bedienbarkeit oder Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen. NOV hat zwei Systeme betriebsbereit gemacht und das System auf das Technologie-Teadiness-Level (TRL) 6 qualifiziert.

Das Seabox-Modul besteht aus glasfaserverstärktem Polymer (GFK) und besteht aus drei Hauptteilen: einem Tablett, einem Ruheraum und einer Behandlungseinheit. Alle austauschbaren Teile befinden sich in der leicht abrufbaren Behandlungseinheit, um den Eingriff zu vereinfachen. Das Modul verwendet bekannte Methoden zur Desinfektion des Wassers und zum Absetzen von Feststoffen. Die Desinfektion von Wasser erfolgt über zwei in situ Elektrolyseverfahren. Zuerst produzieren Elektrochlorierungszellen am Einlass des Moduls Natriumhypochlorit und dann einen sekundären Oxidationsschritt, in dem Oxidationsmittel höherer Ordnung erzeugt werden, um tote organische Substanzen weiter zu zersetzen. Zusammen mit dem großen Volumen des Moduls wird dies genügend Zeit sichern, damit das Chlor mit den organischen Stoffen im Meerwasser reagieren kann. Das Absetzen des Feststoffs erfolgt durch Sedimentation (Schwerkraft) und aufgrund des firmeneigenen internen Aufbaus des Standraummoduls durch laminare Strömung, wodurch sich Partikel mit einer höheren Dichte als Wasser absetzen. Standardisierung ist
Schlüssel zum Seabox-Modul-Design. Das Modul ist mit einer Behandlungskapazität zwischen 20.000 und 60.000 Barrel Wasser pro Tag ausgelegt und kann in Wassertiefen bis zu 3.000 Metern installiert werden.

(Foto: NOV)

Versuchsaufbau
NOV installierte im Februar 2018 im Rahmen eines Verifizierungsprojekts ein Seabox-Modul vor der Küste von Stavanger, Norwegen. Ziel war es, die Leistung des Vollmoduls in einer repräsentativen Unterwasserumgebung zu überprüfen. Das Projekt wurde von drei Betreibern unterstützt und hatte eine Testdauer von drei Monaten. Während dieses Zeitraums wurden die Desinfektions- und Partikelabscheidungsfähigkeiten des Moduls analysiert. Die Einheit wurde in einer Wassertiefe von 220 Metern und 550 Meter vom Ufer entfernt von der Kontrollstation installiert, die Strom und Kommunikation lieferte. Die Unterwasserpumpe wurde in Küstennähe installiert und zog Wasser durch die Seabox, wo eine Probenleitung stromabwärts der Pumpe einen Teil des aufbereiteten Wassers zu einer Onshore-Anlage zur Analyse der Wasserqualität führte. Eine Rohwasser-Probenahmeleitung in der Nähe des Moduls bot Vergleichsproben

Stichprobenergebnisse
Um das Ziel des Überprüfungsprogramms zu erreichen, wurde ein umfangreiches Probenahmeprogramm erstellt, um die Desinfektions- und Sedimentationsfähigkeiten des Moduls zu überprüfen. Das Stichprobenprogramm wurde in diese beiden Hauptkategorien unterteilt. Zusammen mit den Projektsponsoren erstellte NOV ein Stichprobenprogramm mit insgesamt 13 verschiedenen Analysetypen, die alle von einem unabhängigen Drittlabor durchgeführt wurden, das auf Dienstleistungen für die vorgelagerte Öl- und Gasindustrie spezialisiert ist.

Zur Überprüfung der Wasserdesinfektionsfähigkeit des Moduls, z. B. der Fähigkeit des Moduls zur Entfernung, Deaktivierung oder Abtötung von Mikroorganismen im Meerwasser, planktonischen und sessilen allgemeinen heterotrophen Bakterien (GHB) und sulfatreduzierenden Bakterien (SRB), Adenosintriphosphat (ATP) und Die quantitative Polymerasekettenreaktion (qPCR) wurde während des gesamten Verifizierungsprogramms gemessen. Die allgemeinen Ergebnisse dieser Proben zeigten, dass sowohl die planktonischen als auch die sessilen Gehalte im behandelten Wasser unterhalb der nachweisbaren Gehalte lagen. Die Ergebnisse werden weiterhin durch die ATP- und qPCR-Proben gestützt. Vergleicht man die ATP-Werte von rohem Meerwasser und aufbereitetem Meerwasser, so wurden durchschnittlich 98,6% aller Mikroorganismen durch den Desinfektionsprozess innerhalb des Moduls inaktiviert. Die qPCR zeigte eine totale Abnahme des Bakterienniveaus mit 99,8% und 100% für die SRB-Zählung. Die Ergebnisse bestätigten die Fähigkeit des Moduls, durch den Elektrolyseprozess und die Nutzung der Verweilzeit desinfiziertes Wasser bereitzustellen.

Um die Fähigkeit zur Feststoffentfernung zu überprüfen, verwendete NOV Coulter Counter, Trübungs- und Schlammdichteindex (SDI) als Probenahmemethoden. Der Coulter Counter bietet eine Messung der Partikelanzahl und Größenverteilung. Der Vergleich der rohen Meerwasserproben und des mit Seabox behandelten Wassers zeigte einen signifikanten Effekt auf die Sedimentationsfähigkeit des Moduls. Im Durchschnitt war die Partikelanzahl für das rohe Meerwasser etwa 10-mal höher als für das mit Seabox behandelte Wasser für Partikel, die größer als 2 & mgr; m waren. Durch Trübungsmessung konnte die Konzentration von Schwebeteilchen im Wasser gemessen werden. Die Trübung der Seabox betrug etwa 1 FTU, was im Bereich der Trübungsmessungen in Trinkwasser liegt. Der SDI wird als Maß für das Verschmutzungs- oder Verstopfungspotential verwendet. Während der acht entnommenen Proben lieferte die Seabox SDI-Werte zwischen drei und vier, was für potenzielle Downstream-Nanofiltrationsanwendungen akzeptabel ist, falls dies erforderlich sein sollte. Zum Vergleich: Bei fünf von acht Rohwasserproben lag der SDI bei 6 über dem Messbereich.

(Bild: NOV)

Zukunftspotenzial
Diese Überprüfung der Fähigkeiten von Seabox zur Desinfektion und Entfernung von Partikeln aus dem Meerwasser sowie die Flexibilität bei der Installation bieten eine neue Möglichkeit, Randfeldentwicklungen durch Wasserfluten zu ergänzen. Wenn sich das Modul neben einem Wasserinjektor auf dem Meeresboden befindet, kann es ein verbessertes Überflutungsregime bieten, um die erforderliche Druckunterstützung und den Wirkungsgrad des Spülvorgangs sicherzustellen. Dies kann das Potenzial für die Ölrückgewinnungsrate erhöhen, da das Reservoir vollständig ausgelastet ist. Es wird angenommen, dass das System ein starker Anwärter auf die Verbesserung der Wasserflutung sowohl für Grün- als auch für Brachflächen ist. NOV hat seine Leistung nicht nur durch ein umfangreiches Verifizierungsprogramm unter Beweis gestellt, das Seabox-Modul ist seit Herbst 2018 auch auf dem Ekofisk-Feld in der Nordsee mit einer 100% -igen Verfügbarkeit im Dauereinsatz.

Diese Technologie ist eine wettbewerbsfähige Lösung, um ältere Industriebrachen mit höherer Wasseraufbereitungskapazität zu versorgen oder Randentwicklungen mit qualitativ hochwertigem Wasser zu versorgen. Es kann auch als Hybridlösung verwendet werden, bei der das Unterwasser-Wasseraufbereitungssystem als Vorbehandlungsschritt vor vorhandenen Aufbereitungsanlagen für das obere Wasser verwendet wird, um bekannten Herausforderungen wie dem Biofouling zu begegnen. Dies kann den Betriebsaufwand verringern und die Verfügbarkeit des gesamten Wasseraufbereitungssystems erhöhen.

Der Autor
Astrid Nygaard Engesland ist seit 2013 für NOV im SEABOX AS-Team tätig. Sie arbeitet als Marketing- und Kommunikationskoordinatorin und unterstützt dort Marketing- und PR-Initiativen für das Unterwasser-Wasseraufbereitungssystem Seabox.