Tratamiento de agua en movimiento submarino

El sistema de tratamiento de agua submarino Seabox, ubicado en el fondo marino. (Imagen: NOV)

Verificación de la capacidad de Seabox para tratar el agua para una mayor recuperación de petróleo

Desbloquear el potencial de recuperación total de petróleo es clave para los operadores y un factor determinante para los desarrollos de campo. Maximizar las tasas de recuperación es aún más importante en el entorno actual, ya que los operadores deben producir a un precio de equilibrio de producto básico más bajo para que los nuevos descubrimientos marginales sean rentables. Solo en el Mar del Norte, hay aproximadamente 400 retornos potenciales en espera de desarrollo. Esto, combinado con el enfoque de descarga ambiental de la industria, requiere soluciones nuevas e innovadoras.

El uso de métodos de recuperación secundarios para proporcionar mantenimiento de la presión y eficiencia de barrido es una forma de maximizar la recuperación. Los métodos comúnmente utilizados incluyen la inyección de agua, gas o agua alternando gas. Las propiedades del yacimiento determinan la solución técnica preferida. No entender completamente las características del reservorio puede provocar problemas de inyectividad si se inyecta una solución incompatible en el reservorio. La inyectividad puede disminuir debido a bio ensuciamiento y deterioro por el sólido suspendido en el agua. Los desarrollos marginales enfrentan otro desafío: maximizar el potencial de recuperación al mismo tiempo que se obtiene rentabilidad. Esto es posible a través de un enlace con las instalaciones del host o incluso moviéndose a plataformas no tripuladas.

National Oilwell Varco (NOV) ofrece un nuevo sistema submarino independiente para el tratamiento del agua que puede proporcionar agua limpia y aumentar el potencial de recuperación para desarrollos marginales, así como para campos de envejecimiento, largos amarres, desarrollos de zonas verdes y plataformas de pozos pequeños. El sistema de tratamiento de agua submarino Seabox proporciona la desinfección del agua de mar sin tratar y reduce la cantidad de sólidos en suspensión, desacoplados de los procesos de tratamiento de agua en la parte superior. Esto elimina la necesidad de empujar el agua desde la instalación de acogida al inyector. El tratamiento del agua y la inyección pueden ahora, con esta nueva solución, proporcionarse donde y cuando sea necesario. La inyección de agua y el reemplazo del vacío se convierten en una alternativa realista y asequible a la producción solo por agotamiento o transportando el agua desde un host potencialmente restringido, para aumentar el potencial de recuperación de desarrollos marginales.

Seabox
La tecnología del módulo de tratamiento de agua submarina tiene como objetivo proporcionar un tratamiento submarino de alta calidad sin comprometer la seguridad, operabilidad o confiabilidad. NOV ha puesto en marcha dos sistemas operativos y calificados a nivel de tecnología (TRL) 6.

El módulo Seabox está hecho de polímero reforzado con vidrio (GRP) y consta de tres partes principales: una bandeja, una habitación fija y una unidad de tratamiento. Está diseñado para tener todas las piezas intercambiables ubicadas dentro de la unidad de tratamiento fácilmente recuperable para facilitar la intervención. El módulo utiliza métodos conocidos para la desinfección del agua y para asentar sólidos. La desinfección del agua se realiza mediante dos procesos de electrólisis in situ. Primero, las células de electrocloración en la entrada del módulo producen hipoclorito de sodio, y luego una etapa de oxidación secundaria donde se generan agentes oxidantes de orden superior para descomponer aún más la materia orgánica muerta. Esto, combinado con el gran volumen del módulo, asegurará el tiempo suficiente para que el cloro reaccione con las sustancias orgánicas en el agua de mar. La sedimentación es proporcionada por la sedimentación (gravedad), y debido al diseño interno patentado del módulo de la sala fija que produce un flujo laminar, causando que las partículas con una densidad más alta que el agua se sedimenten. La estandarización es
Clave para el diseño del módulo Seabox. El módulo está diseñado con una capacidad de tratamiento de entre 20,000 y 60,000 barriles de agua por día y se puede instalar a profundidades de agua de hasta 3,000 metros.

(Foto: NOV)

Configuración de prueba
NOV instaló un módulo Seabox en la costa de Stavanger, Noruega, como parte de un proyecto de verificación en febrero de 2018. El objetivo era verificar el rendimiento del módulo a gran escala en un entorno submarino representativo. El proyecto fue respaldado por tres operadores y tuvo un período de prueba de tres meses. Durante este período, se analizaron las capacidades de desinfección y solución de partículas del módulo. La unidad se instaló a una profundidad de agua de 220 metros, a 550 metros de la costa desde la estación de control, que suministra energía y comunicación. La bomba submarina se instaló cerca de la costa y extrajo agua a través del Seabox, donde una línea de muestreo aguas abajo de la bomba guió una fracción del agua tratada a una instalación en tierra para el análisis de la calidad del agua. Una línea de muestra de agua de mar sin tratar cerca del módulo ofreció un muestreo de comparación

Resultados de muestreo
El alcance del trabajo, para cumplir con el objetivo del programa de verificación, establece un extenso programa de muestreo para verificar las capacidades de desinfección y sedimentación del módulo. El programa de muestreo se dividió en estas dos categorías principales. Junto con los patrocinadores del proyecto, NOV creó un programa de muestreo que involucró un total de 13 tipos diferentes de análisis, todos realizados por un laboratorio de terceros independiente que se especializa en servicios para la industria de petróleo y gas upstream.

Para verificar las capacidades de desinfección del módulo, por ejemplo, las capacidades del módulo para eliminar, desactivar o matar microorganismos en el agua de mar, bacterias heterótrofas planctónicas y sésiles generales (GHB) y bacterias reductoras de sulfato (SRB), trifosfato de adenosina (ATP) y La reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR) se midió a lo largo del programa de verificación. Los resultados generales a través de estas muestras mostraron que tanto los niveles planctónicos como sésiles en el agua tratada estaban por debajo de los niveles detectables. Los resultados son respaldados por las muestras ATP y qPCR. Al comparar los niveles de ATP del agua de mar cruda y del agua de mar tratada, en promedio, un total de 98.6% de todos los microorganismos fueron inactivados por el proceso de desinfección dentro del módulo. La qPCR mostró una disminución total en el nivel de bacterias con 99.8% y 100% para el recuento de SRB. Los resultados confirmaron la capacidad del módulo para proporcionar agua desinfectada a través del proceso de electrólisis y el uso del tiempo de residencia.

Para verificar las capacidades de eliminación de sólidos, NOV utilizó el contador Coulter, el índice de turbidez y densidad de lodo (SDI) como métodos de muestreo. El contador de Coulter proporciona una medida del conteo de partículas y la distribución del tamaño. La comparación de las muestras de agua de mar sin tratar y el agua tratada con Seabox mostró un efecto significativo en la capacidad de sedimentación del módulo. En promedio, el recuento de partículas para el agua de mar sin tratar fue aproximadamente 10 veces mayor que el agua tratada con Seabox para partículas de más de 2 µm. A través de la medición de la turbidez, fue posible medir la concentración de partículas suspendidas en el agua. La turbidez del Seabox mide alrededor de 1 FTU, que está dentro del rango de mediciones de turbidez en agua potable. El SDI se utiliza como una medida para el potencial de ensuciamiento o taponamiento. Durante las ocho muestras tomadas, el Seabox proporcionó niveles de IDE que oscilaron entre tres y cuatro, lo que es aceptable para posibles aplicaciones de nanofiltración corriente abajo, si esto fuera necesario. En comparación, cinco de las ocho muestras de agua de mar sin procesar tenían un SDI por encima de su rango de medición en SDI de 6.

(Imagen: NOV)

Potencial futuro
Esta verificación de las capacidades de Seabox para desinfectar y eliminar partículas del agua de mar, y la flexibilidad de la instalación, proporciona una nueva capacidad para agregar inundación de agua a los desarrollos de campo marginal. Cuando se ubica en el fondo marino al lado de un inyector de agua, el módulo puede proporcionar un régimen de inundación mejorado para garantizar la presión necesaria y la eficiencia de barrido. Esto puede aumentar el potencial de la tasa de recuperación de petróleo a medida que se explota el depósito hasta su capacidad máxima. Se cree que el sistema es un fuerte contendiente para mejorar la inundación por agua tanto en zonas verdes como en zonas industriales abandonadas. NOV no solo ha demostrado su desempeño a través de un extenso programa de verificación, el módulo Seabox también ha estado en operación continua en el campo Ekofisk en el Mar del Norte desde el otoño de 2018 con un tiempo de actividad del 100% hasta la fecha.

Esta tecnología es una solución competitiva para proporcionar una mayor capacidad de tratamiento de agua a los campos de cultivo maduros o para proporcionar agua de alta calidad a desarrollos marginales. También se puede usar como una solución híbrida donde el sistema de tratamiento de agua submarino se usa como un tratamiento previo paso arriba de las instalaciones de tratamiento de agua existentes en la parte superior para enfrentar desafíos conocidos como la bioincrustación. Esto puede reducir los gastos operativos y aumentar la disponibilidad del sistema general de tratamiento de agua.

El autor
Astrid Nygaard Engesland se unió a NOV con el legado equipo de SEABOX AS en 2013. Trabaja como coordinadora de marketing y comunicaciones, donde apoya iniciativas de marketing y relaciones públicas para el sistema de tratamiento de agua submarino Seabox.