Online Olje i Vann Analyse Hvorfor, Måleprinsipper, Utfordringer og Erfaringer Arne Henriksen, STATOIL, Separation and Subsea Processing 1-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse = sanntidsmålinger fra prosess Hvorfor ønsker Statoil online olje i vann (OiW) analyser? Måleprinsipper for online OIW analysatorer Utfordringer ved online sampling og belegg på målesonde Analysatorer installert og testet Erfaringer og Status 2-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Hvorfor? Klif har krav for produsert vann utslipp til sjø Maksimumsnivå 30 mg/l (vektet middelverdi for 1 måned) Lab analyser er tidkrevende (analyseverdi neste dag) Online er sanntidsanalyser og døgnverdi kl. 24:00 Online analyser kan optimalisere prosess oppfølging 3-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Hvorfor? Det er mange aktuelle prøvesteder for online OIW målinger 4-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Hvorfor? Miljø Utslipp til sjø Sanntidsmålinger 24 timer av utslipp til sjø Driftsoperatør kan reagere ved prosess forstyrrelser og hindre større utslipp til sjø Plattform kan bruke analysene til Klif rapportering Redusere kostnader og ressursbehov i Lab arbeid Eliminere problemer ved prøvetaking Prosess målinger Input data for prosess kontroll og optimalisering Bedre kontroll ved dosering av produksjon kjemikalier (redusere forbruk og dermed kostnader) Kan gi høyere olje produksjon pga bedre prosess styring 5-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Hvorfor? Teknologien er viktig for Statoil Alle nye prosjekter har et behov for online OiW monitorering av produsert vann utslipp til sjø Flere installasjoner ønsker å bruke online OiW analysatorer for myndighetsrapportering (Klif) Flere installasjoner ønsker å bruke online OiW analysatorer på produsert vann fra separatorer og hydrosykloner bedre prosess kontroll og redusert kjemikaliebruk Behov for OiW analysatorer for subsea applikasjoner overvåke injeksjonsvann Eksisterende løsninger krever mye oppfølging (lab arbeid) og vedlikehold Det er dyrt å installere analysatorer som ikke virker Kostnader for installasjon av en analysator ca. 4 5 mill NOK Kostnader for fjerning av en analysator 1 mill NOK Info: Ragnvald Soldal; Fagleder, Felt Instrumentering og leder av online OIW arbeidsgruppe i Statoil Presentasjon Produced Water Management 2010 konferanse januar i Stavanger 6-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse - Måleprinsipper Aktiv Ultralyd måling Fokusert ultralydbølger sendes ut i vannet og interferer med oljedråper, gassbobler og faste partikler som passerer gjennom fokus området, vil sende reflekterte akustiske bølgeresponser tilbake til detektor systemet. Det reflekterte signalet inneholder spesifikk informasjon fra partiklene, og basert på mange målinger skal analysatoren kunne beregne full størrelsesfordelinger av olje, gass og sand. Basert på størrelsesfordelingen blir så konsentrasjonene av olje, gass og sand beregnet MIRMORAX, Oil in Water Instrument er basert på ultralyd back-scattering teknologi. Statoil erfaringer på Sleipner og Kristin (oljekondensat) Fordeler: - Metanol vil ikke påvirke målinger - Ingen bevegelige deler - Kompakt og er et inline målesystem - Lav følsomhet for avsetting på sensor overflate Svakheter: - Måler ulikt OSPAR GC-FID ref-metoden - Påvirkes av størrelsen til oljedråpe, gassbobler, faste partikler - Indirekte måling og Kalibrering - Nødvendig med renseteknologi (?, ikke kondensatfelt) 7-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse - Måleprinsipper Lysspredning / Turbiditet måling Prinsippet er at utsendt lys (eks. 0.7 m til 25 m) treffer og spres av oljedråper i produsert vannet og er korrelert til oljemengden. Spredningen av lys er avhengig av oljemengden, oljedråpe størrelse (fordeling) og lysvinkelen (innfallsvinkelen). Optek modell TF16 EX, bruker lys i Nær Infrarøde området: 730 til 970 nm (0.73 til 0.97 m) Petrobras har erfaringer og ble testet i Porsgrunn 2007 Fordeler: - Høy følsomhet - Kalibrering (?) Svakheter: - Måler ulikt OSPAR GC-FID ref-metoden - Påvirkes av oljedråpestørrelse (fordeling) - Gassbobler og faste partikler gir også lysspredning - Høyere oljekonsentrasjoner (> 500 ppm) - Nødvendig med renseteknologi 8-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse - Måleprinsipper Bildeanalyse (CCD kamera) Et video mikroskop kamera tar hurtige bilder av partikler i vannstrømmen som passerer et fokusert måleområdet (definert volum). Målemetoden beregner størrelsesfordelinger og volummengder av hver klassifisert gruppe (uorganiske partikler, oljedråper og gass bobler) Statoil har ingen installasjoner offshore Fordeler: - Systemet trenger ikke kalibrering - Påvirkes ikke av vann temperatur - Får bilder av hva som passerer måleområde Svakheter: - Måler ulikt OSPAR GC-FID ref-metoden - Ikke spesifikk metode - Vanskelig å klassifisere partikler - Høyere konsentrasjoner (> 500 ppm) - Avhengig av lavere strømningshastigheter - Nødvendig med renseteknologi 9-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse - Måleprinsipper Visuell bildeanalyse Form og størrelse til de avbildede partiklene blir beregnet og klassifisert i ulike grupper. Oljedråper og gassbobler vil være runde, mens faste partikler har alle andre formstrukturer. Olje og gass har begge rund form, men den optiske tetthet er ulik (lysavbøyningen). Målemetoden beregner størrelsesfordeling og volummengde av hver klassifisert gruppe Størrelse = fokus / skarphet Optisk tetthet = Lysbrytning Form = rundhet 10-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse - Måleprinsipper UV Fluorescens Fluorescens finner sted når et molekyl (stoff) absorberer lysenergi ved spesifikke bølgelengder og utsender lys ved en lengre bølgelengde. Fluorescerende forbindelser har sine unike signaturer og konsentrasjon kan måles ut ifra fluorescensmengden detektert. Vanligvis brukes en UV lyskilde til å sende ut lysstrålen i vannprøven hvor oljedråpene passerer. Det er PAH forbindelsene i oljedråpene som gir fluorescenslys i det synlige bølgeområdet som detektoren måler. Statoil erfaringer på mange installasjoner (oljefelt). Fordeler: - Meget følsom (ppb nivå) - Faste partikler gir ikke fluorescens - Både online og inline systemer - Homogenisering av prøve mulig i online system Svakheter: - Måler ulikt OSPAR GC-FID ref-metoden - Kalibrering på feltspesifikk olje - Påvirkes av oljedråpestørrelse - Nødvendig med renseteknologi 11-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse - Måleprinsipper UV Fluorescens Detektor lyskilde 12-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Analysatorer i Statoil Sigrist Process Photometer, OilGuard EX MIRMORAX, OiW monitor ProAnalysis, Argus Enviromental Advanced Sensors OiW-EX100/1000 monitor 13-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Installasjoner Offshore Snorre A (2), Snorre B (1), Statfjord A (2), Statfjord B (2), Statfjord C (2), Brage (1), Gullfaks A (2), Gullfaks C (2), Norne (1), Oseberg C (1), Sleipner (1), Kristin (2), Troll B (1), Troll C (1) Onshore Porsgrunn (Test anlegg), Canada (under testing) 14-2011-09-14
Roxar OiW måler på Kristin plattform 15-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Analysatorer testet Canty Process Technology, INFLOW Analyzer Turner Designs, TD-4100 XD Jorin Limited, VIPA MZ3 Advanced Sensors Inline OiW-EX P Optek Danulat, TF16-EX 16-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Utfordringer (sampling) Prøvested Prosessbetingelser Referanse uttak Tilgjengelighet Kostnader? 17-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Utfordringer (sampling) 18-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Utfordringer (belegg - scale) Behov for Automatisk Renseteknologi 19-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Utfordringer (renseteknologi?) Vise video, automatisk ultralyd renseteknologi 20-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Erfaringer og Status 1. Stage separator 2. Stage separator Oil export Hydro cyclone Sand cyclone Epcon CFU Kristin Degasser OiW meter OiW meter Test separator OiW meter Discharge to sea 21-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Erfaringer og Status Results 1-8 May 100 90 80 Oil ppm 70 60 50 40 Brage 30 20 10 0 1 51 101 151 201 251 301 351 401 451 501 551 601 651 701 751 801 851 901 951 1001 On-line analysis (10 minutes intervals) Hydrosyklon tilbakespyling Snorre A 22-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Erfaringer og Status Tilsetting av 4 ppm flokkulant Snorre A Statoil har over 20 online OiW analysator systemer på offshore plattformer Statoil FoU sentere i Porsgrunn og Rotvoll har også analysatorer for OiW applikasjoner brukt i testanlegg Statoil har per i dag ikke teknologi kvalifisert en online OIW analysator for Klif rapportering av oljemengde i produsert vann utslipp til sjø Utfører Tester av OiW analysator systemer i test rigger (Porsgrunn) Statoil har et pågående prosjekt; Solutions for oil in water subsea process control 23-2011-09-14
Online Olje i Vann Analyse Erfaringer og Status Subsea prosessanlegg vil trenge online OiW målinger av produsert vann kvaliteten for; Redusere tap av olje før Tetting (plugging) av injeksjonsbrønn Prøvetakning vanskelig (ROV) Måle tidlig prosess forstyrrelser og gi data input til prosess kontroll systemer 24-2011-09-14
Takk Arne Henriksen Principal Researcher, TPD RD NDS SSP E-mail address arnhen@statoil.com 25-2011-09-14