Laddar data...
Oljeåtervinning från producerat vatten bloggbild

Oljeåtervinning från producerat vatten

Utmaningarna med restolja

Praktiskt taget allt producerat vatten innehåller varierande nivåer av kvarvarande olja beroende på reservoaren och de specifika parametrarna för operationen. Denna restolja innebär ett antal utmaningar när det gäller att återvinna och återanvända vattnet för efterföljande frackingoperationer.

För det första måste producerat vatten som är avsett för återvinning och återanvändning samlas i stora lagringsanläggningar som t.ex. gropar, lagringstankar ovan jord eller frac-tankar där den suspenderade oljan kommer att separeras naturligt. Tillståndsgivningen för sådan lagring tar dock inte hänsyn till de betydande volymer olja som kan ackumuleras, vilket leder till överträdelser av regelverket.

För det andra är underhållet av dessa lagringsanläggningar - det vill säga att avlägsna olja och slam - arbetsintensivt, tidskrävande och dyrt.

För det tredje avger ackumulerade oljor i lagringsanläggningar brandfarliga flammor som utgör hälso-, säkerhets- och miljörisker. I vissa fall kan dessa faror till och med leda till att verksamheten vid borrhålen måste stängas, en situation som inte kommer att ge några blå band för kassaflödet.

För det fjärde, om den kvarvarande oljan inte avlägsnas från det producerade vattnet i tid, kan återvinningsregimen kräva ytterligare behandling för att uppnå tillräcklig kvalitet, till exempel genom tillsats av en alltför stor mängd oxidationsmedel.

Oljeåtervinning före vattenbehandling

Precis som i det tidlösa uttrycket "När livet ger dig citroner, gör lemonad", är kvarvarande olja i producerat vatten inte något absolut negativt. Faktum är att operatörerna av kommersiella brunnar för bortskaffande av saltvatten betraktar "skummoljan" som en integrerad intäktsström. Så om du tänker återvinna producerat vatten är det inte bara en nödvändighet att avlägsna den kvarvarande oljan långt före lagring, det är också en ekonomisk fördel.

För att göra detta har ingenjörerna på TETRA utformat och utvecklat Oil Recovery After Production Technology (ORAPT). Separationssystemet ackumulerar och avlägsnar i realtid nativ restolja, oönskade lätta beståndsdelar och oljesugs (på grund av oplanerade bypass) från producerat vatten. Systemet är utformat för att underlätta effektiv vattenbehandling och efterlevnad av lagstadgade lagringskrav. Eftersom den uppsamlade oljan sedan leds till en närliggande tank förblir vattenlagringen ren.

TETRA ORAPT enhet set bild.
En mobil, fristående TETRA ORAPT-enhet som sätts upp på en uppställningsplats.

Huvuddragen, bultarna och siffrorna

ORAPT-systemet fungerar genom att skapa en bred fläck i ledningen för producerat vatten så att gravitationen kan framkalla oljeseparation. Det producerade vattenflödet leds in i huvuddelen av en tank där dess hastighet minskar, vilket gör att den suspenderade oljan kan flyta upp till ytan. När flödet når den motsatta änden av tanken gör en serie dammar att vattnet kan pumpas ut till vattenhanteringssystemet medan oljan avleds till en separat tank.

Hur effektiv är ORAPT? Det är svårt att få fram ett absolut effektivitetsmått på grund av den stora variationen i sammansättningen av det producerade vattnet från en formation till en annan, samt de olika specifikationerna för varje jobb. Med detta sagt ger tekniken, när den används inom sina designparametrar, i allmänhet en effektivitet i intervallet 90+% med endast spårmängder av olja kvar på 50-100 ppm. Systemets nominella genomströmning är upp till 28.000 fat vätska per dag.

Bland systemets funktioner finns:

  • automatiserad drift;
  • fristående vatten- och oljepump för förenklad driftsättning;
  • fristående utloppspumpar för kemikalieinsprutning;
  • automatiserad hantering av tanknivå, trender och larm;
  • och automatiserad förbikoppling och avstängning i nödsituationer enligt operativa krav.

Fallstudie

I södra Texas installerades TETRA ORAPT i Eagle Ford Shale Play tillsammans med TETRA SwiftWater Automated Treatment (SWAT)-systemet efter att en stor operatör hade kontaktat TETRA för att hitta ett sätt att återvinna de stora volymerna producerat vatten och återflöde från en okonventionell plattform. På den tiden krävdes det 50 lastbilslass per dag för att ta hand om avloppsvattnet från anläggningen, som transporterades till och från den avlägsna arbetsplatsen. För operatören var bortskaffandet av så stora volymer avloppsvatten helt enkelt inte en attraktiv, långsiktig lösning ur ett miljömässigt och ekonomiskt perspektiv.

En av utmaningarna med jobbet var att uppnå de höga standarder för vattenkvalitet som fastställts av Texas Railroad Commission (TRRC), som reglerar olje- och gasindustrin i delstaten.

Efter fyra månaders drift hade SWAT-systemet återvunnit 221.360 fat vatten - vilket motsvarar TRRC-standarderna - och ORAPT-systemet hade fångat upp cirka 700 fat olja. Dessutom minskade driften av avfallshanteringen utanför anläggningen från 50 lastbilar per dag till bara en.

Operatören är mycket nöjd med resultaten och planerar att fortsätta med återvinningen och oljeåtervinningen under minst ett helt år med ytterligare planerade jobb.

Ny uppmaning till handling

Lösning på vattenproblemen i olje- och gasverksamheter

En av de största utmaningarna för olje- och gasindustrin är vattenhanteringen, särskilt i okonventionella verksamheter. Hydraulisk spräckning kräver mycket rent vatten, och för varje fat oljeekvivalenter ger en typisk operation nu mellan fyra och tio fat producerat vatten - det vill säga vatten som kommer från själva reservoaren och som är för salt för att användas vid spräckning. Ironiskt nog förvärras denna utmaning av överflödet av den vattenbrist som är endemisk för kärnregioner som Permian Basin och, mer allmänt, hela den västra halvan av USA. Faktum är att vattenbrist nu betraktas som ett globalt problem, där vatten i allt högre grad karaktäriseras som en handelsvara.

Återvinning, ESG och seismicitet

För att möta den här utmaningen är den mest effektiva innovationen att återvinna det producerade vattnet och återflödet genom att noggrant behandla och blanda det för optimal användning i frac-operationer. Återvinning är det smarta valet, inte bara för att ESG-frågor (miljö, sociala frågor och bolagsstyrning) har blivit en viktig prioritering i alla branscher, utan också för att återvinning av vattnet nu är det mest kostnadseffektiva alternativet jämfört med att göra sig av med det. Återvinning minskar användningen av sötvatten, minskar lastbilstrafiken på vägarna för att leverera sötvatten och avlägsna avloppsvatten och eliminerar praktiskt taget bortskaffandet av avloppsvatten i brunnar för bortskaffande av saltvatten (SWD).

Ett antal faktorer samverkar för att göra det mindre attraktivt att ta hand om producerat vatten: vattenbrist, miljöhänsyn, kostnaden och logistiken för att flytta miljontals liter vatten och den växande oron för seismik i samband med injektion av avloppsvatten i SWD-brunnar.

Seismicitet har naturligtvis varit ett bekymmer för tillsynsmyndigheterna i Mid-Continent-regionen under några år. Nu är frågan aktuell i Permian Basin, som står för 60% av volymerna av producerat vatten i USA.[*] I slutet av förra året signalerade både Texas Railroad Commission (RRC) och New Mexico Oil Conservation Division (OCD) att de tar frågan på största allvar. New Mexico uppdaterade sitt regelverk och Texas inrättade två seismiska responsområden (SRA) för att begränsa injektionskapaciteten och tillståndsgivningen i Midland, Ector, Martin, Culberson och Reeves counties. Denna utveckling kommer sannolikt att få fler operatörer att övergå till återvinning.

Faktorer inom vattenförvaltning

TETRA ligger i framkant när det gäller vattenhantering inom olje- och gasproduktion och kompletteringsapplikationer, och erbjuder hela spektrumet av lösningar - allt från anskaffning av rent vatten till behandling och återvinning av producerat vatten och återflöde, samt filtrering, lagring, blandning, distribution och överföring. Bolaget utnyttjar decennielång kärnkompetens inom kemikalier, kemi och avancerad FoU för att utveckla vattenbehandlingar som är kompatibla med reservoaren, vilket är helt avgörande för framgångsrik stimulering och för brunnens livslängd.

För de flesta verksamheter är de största utmaningarna med att återvinna producerat vatten saltlösligheten, de stora volymerna och överföringen. Producerat vatten innehåller mycket salter och andra mineraler, så det måste behandlas på ett särskilt sätt för att det ska kunna användas för fracking. Och behandlingsprogrammet måste kunna hantera stora volymer vätska för att inte bli en flaskhals och hindra produktionen från brunnen. Vårt SwiftWater Automated Treatment (SWAT™)-system gör det till exempel möjligt att återvinna över 100.000 fat producerat vatten per dag med hjälp av unika tekniker och processer som gör vattnet optimalt för fracking.

Vattenöverföring är en annan utmaning, en utmaning som verkligen visar på vikten av planering och helhetsaspekten av ett bra vattenhanteringsprogram. På den här fronten har TETRA resurserna att inte bara tillhandahålla branschens enda dubbelmantlade och snabbt utfällbara lay-flat-slang, utan också att samordna tillgången till och distributionen av vattenöverföringen. Genom att kartlägga den stora spridningen av plattor och lagringsdammar kan TETRA hjälpa operatörerna att identifiera och ansluta sig till de mest strategiskt placerade vattenkällorna, vilket gör verksamheten mer effektiv, ekonomisk och miljövänlig.

Utformning för det optimala

När det gäller utformningen av en vattenhanteringslösning är en omfattande helhetssyn det bästa. Istället för att köpa in en komponent från företag X och en annan från företag Z, kan man genom att samarbeta med ett företag, som TETRA, säkerställa att all teknik är kompatibel och att den totala prestandan blir mer effektiv, tillförlitlig och ekonomisk.

En annan funktion som ytterligare förbättrar verksamheten är automatisering. Genom att lägga till fjärrövervakning och fjärrstyrning av pumpning, behandling, lagring, överföring och blandning förbättras effektiviteten och ekonomin avsevärt, samtidigt som vattenhanteringsaktiviteterna blir synliga och transparenta. Automatisering minskar antalet anställda som behövs på plats, liksom deras resor till och från anläggningen i fordon. Vår automationslösning - BlueLinx™ automatiserat styrsystem - kan också använda algoritmer för att optimera motorpumparnas effektivitet och därmed minska bränsleförbrukningen och utsläppen. Automatiseringen minskar också risken för mänskliga fel och för att det behövs fler arbetare på plats.

Marknaden och långsiktig vision

Med tanke på den fortsatta och till och med ökande efterfrågan på fossila bränslen är vattenhantering verkligen här för att stanna. I takt med att stimuleringsteknikerna fortsätter att utvecklas och ständigt förbättras för att ge mer kolväten, kan vi förvänta oss att vattenvolymerna också kommer att öka. Just nu värderas den amerikanska marknaden för vattenhantering till 12 miljarder USD och växer snabbt, med en förväntad genomsnittlig årlig tillväxttakt på 10% fram till 2028. I år kommer återvunnet producerat vatten att stå för 40-42% av efterfrågan på frac-vatten, en ökning från 39% 2021 och en förväntad ökning till 45% 2024.

Så småningom vill vi kunna behandla det producerade vattnet så att det kan användas i andra industriella tillämpningar, inom jordbruket och för att föda upp boskap. Ett annat mål är storskalig utvinning och kommersialisering av användbara mineraler. Med vår kärnkompetens inom vattenkemi och expertis inom utvinning av mineraler och tillverkning av produkter från dem är TETRA idealiskt lämpat för att sträva efter dessa mål, som är realistiska och möjliga att uppnå, inte bara luftslott. Det är en gammal kliché men den är sann: uppfinningar är verkligen uppfinningarnas moder. Vatten är en absolut nödvändighet och bör betraktas som en råvara - som inte handlas på någon råvarubörs, men som ändå är helt ovärderlig för att försörja oss.

[*] Alla branschmått kommer från Rystad Energy.

Ny uppmaning till handling

 

Skydda ditt frac-vatten med TETRA Water Storage Management

Vattenrening: De (mycket) tidiga åren

I och med den hydrauliska sprickbildningen har lagring, behandling och underhåll av stora vattenvolymer stadigt utvecklats till en viktig del av verksamheten på arbetsplatsen. Frac-vatten lagras vanligtvis i tankar ovan jord eller, vilket är vanligare, i dammar (eller vattengropar) under jord som är utrustade med foder. Det finns dock en utmaning med att lagra stora vattenvolymer.

Forntida civilisationer förstod redan för flera hundra år sedan att vatten som lagras under lång tid blir olämpligt för mänsklig användning, även om de inte visste något om vetenskapen om vattenburna patogener. Faktum är att vin sannolikt är den första vattenbehandlingen som uppfanns av människor. I de gamla civilisationerna i Medelhavsområdet skars konsumtionsvatten vanligtvis med vin eftersom dess alkoholhalt (något över de 10-14% som moderna viner har) var nästan exakt på den punkt som dödar bakterier, vilket gjorde vattnet säkert.

Bakterier: Inte bara ett problem för dricksvatten

Precis som dricksvatten måste även frac-vatten behandlas på rätt sätt för att förhindra bakterietillväxt. Bakterier kan föröka sig snabbt och reducerar sulfater i vattnet, vilket leder till att det bildas farlig vätesulfidgas (H2S) och järnsulfidpartiklar. Det sistnämnda kan allvarligt skada porositeten i en reservoar och därmed minska produktionen om det pumpas in i en brunn.

Nödvändigheten av att hantera vattenlagring

Trots risken för bakterietillväxt är korrekt hantering av lagringsdammar för frac-vatten en ofta underskattad del av verksamheten. I själva verket är korrekt dammhantering en sund förebyggande åtgärd som kräver minimala investeringar och som vanligtvis innebär att vattnet behandlas med en biocid, luftning och en kemikalie för att främja separation av fasta ämnen. Att försumma dammhanteringen kommer alltid att leda till dyrare sanering längre fram.

Riktlinjer för hantering av TETRA-vattenlagring

Vattenrening

Det första steget i dammhanteringen är vattenbehandling, som börjar med att bestämma nivåerna av upplöst syre (DO), oxidationsreduktionspotential (ORP) och adenosintrifosfat (ATP), en organisk förening som driver tillväxten av levande celler som bakterier. Därefter görs en första chockbehandling med natriumhypoklorit (blekmedel), som normalt ligger på 12,5 volymprocent men varierar beroende på ATP-nivån. Därefter följer en långtidsbehandling med dimetyldialkylammoniumklorid (DDAC) som ger ytterligare desinfektion och separation av fasta partiklar. Varje behandling bör också åtföljas av luftning för att blanda vattnet och de kemiska tillsatserna ordentligt. Om dammen saknar ett luftningssystem kan en överföringspump användas för att "rulla" vattnet.

Veckovis underhåll

Varje vecka ska en tekniker registrera dammens nivå, temperatur och utseende samt ta prover från fyra punkter på lika avstånd längs dammens omkrets. Vanliga beskrivningar av utseendet är klart, mjölkvitt, ogenomskinligt vitt, gröntonat, bruntonat och svart. I veckodagboken ska det också noteras om dammen har luftats (eller "rullats") vid eller omkring tidpunkten för provtagningen.

Veckovis underhåll av dammen

Analys av vattenprover

Vattenprover ska analyseras varje vecka för att bestämma DO- och ORP-nivåerna. Om ORP sjunker under 50 millivolt bör provet analyseras ytterligare för att fastställa ATP-nivån. I annat fall kan prover för ATP-analys samlas in varannan vecka i stället för varje vecka. Om ATP-nivån överstiger 10.000 pikogram per milliliter ska en dos på 30 ppm (parts per million) av 80% aktiv DDAC appliceras för att upprätthålla vattenkvaliteten.

Luftning av dammar

Det mest effektiva sättet att lufta en stor damm är att använda ett underjordiskt luftningssystem för att tillföra diffus luft direkt i vattnet. Till skillnad från ytluftare och fontäner skapar underjordisk luftning mest kontakt, cirkulation och blandning mellan luft och vatten och orsakar minst avdunstning. Om dammen saknar ett luftningssystem kan, som nämnts ovan, en överföringspump användas för att "rulla" dammen, men detta är inte idealiskt.

Luftning sker normalt en eller två gånger per dygn, beroende på vattentemperatur och lokala väderförhållanden. I varmare klimat kan det vara nödvändigt att köra luftningssystemet kontinuerligt, men här bör man vara försiktig eftersom för mycket luft kan göra att dammen blir grumlig. TETRA rekommenderar att man håller en minimal DO-nivå på 2-4 ppm för att förhindra bakterietillväxt; högre nivåer är att föredra om de kan upprätthållas.

Ny uppmaning till handling