Uheldig bruk av kjemikalier og konsekvenser TEKNA Separasjonsteknologi, 30.09 09-01.10 10 2009 Jon Berntsen, Mator AS
Uheldig bruk av kjemikalier og konsekvenser Bruken av produksjonskjemikalier i oljeindustrien er en vel etablert aktivitet med en lang suksesshistorie. MEN, enkelte ganger så kan bruken av kjemikalier skape situasjoner som kan være vanskelige å oppdage eller forklare. Fokus vil bli rettet mot: Flokkulant Emulsjonsbryter Skumdemper Korrosjonsinhibitor Prosessene og metodene som ble benyttet til problemløsing var forskjellige, men de viser at helhetstenking er viktig.
Problemområder ved oljeproduksjon Prosessanlegg: Emulsjoner Skum Avleiringer Korrosjon Hydrogensulfid Hjelpesystemer: Avleiringer Korrosjon Mikrobiell vekst Vanninjeksjon: Avleiringer Korrosjon Bakterievekst Skum Kapasitetsproblem Produksjonsrør: Avleiringer Voks Asfaltener Hydrater Produsertvann: Avleiringer Korrosjon Olje Kjemikalieutslipp Eksport: Voks Korrosjon Vann Hydrogensulfid Hydrat Kapasitetsproblem
Hvordan kjemikalier benyttes for å oppnå fordeler Kontrollert bruk av effektive kjemikalier kan: øke kapasitet forbedre produkt-kvalitet forbedre utslipps-kvalitet Men, kjemikalier øker driftskostnadene til separasjons-prosessen! prosessen! For å optimalisere fordelene: Valg av det mest egnede og effektive produktet. Optimalisering og kontroll av korrekt dosering for å unngå overforbruk og avfallstoffer. Anvendes på det mest optimale punktet i gitt anlegg eller prosess. Krever betydelig forståelse av tilgjengelige li kjemikalier og deres funksjon!
Flokkulering Polyelectrolyte Positive charged groups Floccu lation efficien ncy 100 80 60 40 20 001 01 1 10 100 0.01 0.1 1 10 100 Dosing rate (mg/l)
Prosess observasjon: flokkulant Hydrosyklon rejekt Fra closed drain Flokkulant On/off Skimming til closed drain On-line analyzer
Prosess observasjon: flokkulant On-line analysator: Periode med ustabilitet som var vanskelig å forklare.
Prosess observasjon: flokkulant Teorien er at over tid så vil det bygge seg opp et rag-layer på interfasen mellom olje og vann. Ved et punkt kan ikke vannvolumet holde på mengden akkumulert flokkulant, og dette forurensede vannet blir pumpet tilbake til 1. trinn separator. Til 1. trinn separator Prøvetaking av vann viste høy konsentrasjon av flokkulant. Flokkulanten hadde tiltrukket seg mye sedimenter (sorte partikler) og egenvekten var tilnærmet lik vannets egenvekt.
Prosess observasjon: flokkulant On-line analysator: Periode med kontroll på kjemikalie-injeksjon og pumping fra koalesjer til 1. trinn separator.
Emulsjonsbryter 1 Løselig i kontinuerlig fase ved injeksjonspunktet. 2 Rask innblanding og jevn fordeling. 3 Tilstrekkelig reaksjonstid. 4 Anledning til å kollidere for å koalesere. 5 Signifikant lokal økning i turbulens bør unngås etter innblanding. Overdosering: kan dannes nye emulsjoner mer vanskelige å bryte og høyere olje i produsertvann!
Prosess observasjon: emulsjonsbryter Oppstrøms forhold: Enkelte brønner på gassløft Kjent problembrønn i drift Vannkutt 95% Separator forhold: Høy vann carry-over Hovedsakelig fritt vann, lite dispergert Usikkerhet om interfase-nivåene (hyppig kalibrering) Operasjon med høyt interfase-nivå Store vannvolum Moderat effektivitet For høy OiV-konsentrasjon sluppet til sjø
Prosess observasjon: emulsjonsbryter Følgende testing utført: Problem brønn av/på Gass løft av/på Chemical injection i Heving av interfase Kjemikalie reduksjon Test with reduced emulsion breaker 1000 860 140 Oil in Water (mg/l) 100 10 50 9 30 Normal rate = 6 ppm Normal rate Reduced rate Redusert rate = 2,5 ppm 3 1 Separator water outlet Hydrocyclone outlet Overboard
Skumdemper Det har blitt gjennomført et stort arbeide med å utvikle nye kjemikalier som skal erstatte mindre miljøvennlige kjemikalier. Mye fokus har blitt rettet mot væskemedriving i gassfasen med prøvetaking av gassen og overvåkning av trykkfall på utstyr på gassutløp. Men hva med resten av separatoren?
Skumdemper injeksjon Hva skjedde når ny skumdemper ble injisert? Vannseparasjon dramatisk redusert, fra ca. 130 m 3 /h til 20 m 3 /h. Denne situasjonen overførte store utfordringer til nedstrøms separator, både for avvanning og produsertvann behandling.
Effekt av gassbobler på dråpevekst Effekt av dråpe dispersjon og koalesens. Gass bobler hindrer vann dråper i å kollidere med hverandre og dermed vokse (koalesere). Gass Olje Hva skjer med gass i væskefasen? Transport av vann film opp i olje og vann fasene. Vann
Korrosjonsinhibitor Korrosjonsinhibitor benyttes i gass og/eller væske system for å redusere korrosjonshastigheten til materialene. På nyere installasjoner har operatørene valgt materialer som er mer korrosjonsbestandige i topside prosess, og benytter korrosjonsinhibitor på eksportledningen. Dermed reduseres mulige negative effekter av korrosjonsinhibitor som har vært kjent som et overflateaktivt kjemikalie som kan skape separasjonsproblem. De overflateaktive komponentene i kjemikaliet reduserer grenseflatespenningen som gjør det enklere å skape små oljedråper, samt at en lav grenseflatespenning reduserer koalesens hastigheten.
Kjemikalier - effekt på produsertvann kvalitet Effekt av korrosjonsinhibitor på separasjon i hydrosyklon og avgasser, og dermed produsert vann til sjø Effekt av emulsjonsbryter på olje i vann fra 1. trinn separator Olje i vann (p ppm) 200 150 100 50 0 188 185 91 69 65 24 0 18 50 Korrosjonsinhibitor (ppm) Utløp hydrosyklon Sep parator OiV (ppm) Utløp avgasser 351 400 1000 800 706 605 600 200 0 0 3 5 Emulsjonsbryter (ppm)
Kjemikalier - effekt på produsertvann kvalitet Effekt av korrosjonsinhibitor på separasjon i produsertvann filter. Filter, som skal være veldig effektivt til å fjerne olje, vil ha dårlig effektivitet når korrosjonsinhibitor benyttes. OiW us/ds Filter Kort periode uten korrosjonsinhibitor! 40 35 30 OiW [mg/l] 25 20 15 10 5 0 3 4a 4b 5a 5b 6a 6b 7a 1 7a 2 7b 1 7b 2 7c 1 7c 2 8a 8b 9a 9b 10a 10b 11a 11b 14a 14b Upstream filter Test ID [ ] Downstream Filter
Uheldig bruk av kjemikalier og konsekvenser Bruken av produksjonskjemikalier i oljeindustrien er en vel etablert aktivitet med en lang suksesshistorie. MEN, enkelte ganger så kan bruken av kjemikalier skape situasjoner som kan være vanskelige å oppdage eller forklare. Hensikten med denne presentasjonen var ønske om å beskrive noen av de uønskede effekter kjemikaliene kan skape.