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环保不难:揭秘各家采出水“管理大法”(下)

环保不难:揭秘各家采出水“管理大法”(下)

从回收到处理,我们需要不断攻克技术难题,最大程度实现水的利用率。

编译 | 惊蛰 影子

对于海上作业者,水是始终存在于油气藏与经济收益间的阻碍障碍。而对陆地开发商来说,水却是亦敌亦友。尽管方式不同,但水资源管理一直是油气开采中重要的一环。

据悉,德克萨斯州正重新审查注入井的审批过程,业内人士预计政策将更加严格,废水回注恐再难成为废水处理的主要方式。废水处理这个新兴市场并未被投资者忽视。通过直接投资大型(如Select Energy Services)或小型技术公司(如Clean Chemistry,一家细菌控制和固体分离公司),更多现金将流入水处理市场。

海上油气作业的用水挑战

NOV检查了几十年来业内一直使用的传统垂直分离器,发现它们效率低下,固体堆积导致油/水分离不良。2015年底,NOV安装了第一台HGB,回收油量显著增加。结合NOV的Tore在线脱砂技术,可提供更高的效率,并降低维护成本。

废水进入HGB后,两个分配挡板引导流体扩散到主分离区段,油和水通过重力分离,固体沉淀并积聚在分离器的底部。该容器可以在一系列压力下操作,可以通过液位控制系统将分离后的液流排出到低压力接收系统。

水产品线经理James Vanjo-Carnell说:“现场应用表明,我们的水平枪管分离器取得了非常大的成功,这是对传统且低效的罐式分离器的彻底颠覆。目前该工具已被大量引入北美陆上市场,解决非常规作业中的高采出水产量问题。 HGB可提高采收率并解决固体堆积问题,同时保持盐水处理[SWD]设施的成本竞争力。迄今为止,已在北美安装了70多个HGB系统。”

NOV的WaterWolf是另一种只需一级处理的废水处理设备,无需使用化学添加剂和过滤器,即可将原油回收,固体悬浮物分离。

WaterWolf最初于2015年推出,采用增强型重力系统来实现原油分离,大幅降低了化学品的应用需求。该工具建立水力旋流器技术基础之上,后者长期应用于海上油气开采,可以优化采出水处理,并延长井的使用寿命。动态采油(DOR)过程(即采出水中原油回收过程)不受开采流量或压力变化的影响,可以适应各类的开采方案。

Vanjo-Carnell说:“我们不断将作业反馈应用到设计中,并不断改进产品。该技术始终能保持一种平衡状态,可视为DOR概念中的一种“一劳永逸”型系统,消除了与水力旋流器油、砂分离相关的调节等问题。这个概念建立在NOV自动平衡流动回路中的无剪切泵送系统的基础上。如果需要,可以将该技术结合到DOR环路中,以增强稳定性和处理能力。目前我们正在改善设备的排放与污染问题,希望进一步提高其采出水处理能力,数字化技术将在其中发挥重要作用。“

Vanjo-Carnell 说:“NOV的水处理能力和技术不断进步,尤其是在Fjords Processing公司并购及引入WaterWolf概念之后,我们的水处理技术能力进一步得到了显著提高。随后推出的许多技术都与WaterWolf DOR概念完美契合,例如管道内置浮油聚集和紧凑型浮选技术。我们并没有停止提高WaterWolf的应用潜能,目前正在设计一款可移动的模块式采出水系统,预计处理能力可达到12.6万桶/天,工具占地面积仅为12×40 ft2。”

Vanjo-Carnell说:“以成熟技术和丰富经验为基础,我们的目标是利用智能工程设计和积极的商业解决方案,为油气开采提供高效产品。”

客户的需求在不断变化,海上作业中的采出水处理尤其如此。例如,随着采出水处理技术的普遍应用,某些地区的废水排放政策更加关注不溶有机物的影响,包括墨西哥湾和巴西等地。

“可溶物处理技术成本非常高,当采出水量巨大时,从效益角度来讲该技术并不可行。为了能够提供一款经济且技术角度可行的工具,了解采出水中溶解有机物类型,及其在常规机械式采出水处理系统中随压力、温度的变化行为非常重要。只要掌握了这些信息,我们就能清晰定义需要处理的载荷以及处理要求,采出水处理系统的成本也将随之降低。”

在全球的海洋油气开采中,NOV正在推广无人操作设施。由于不需考虑人力成本,无人设施将有望提高低产量及老油田的竞争力。

“要实现无人操作,就必须确保自动处理设施的处理能力能够满足排放标准,尤其是在废水回注不可行的区块。采出水处理设备必须非常稳定,且性能可靠,维护简单,工具体积还要尽量小,我们的工具完全满足这些要求。”

远程操控 小工具发挥大作用

对于开发商而言,制定高效的水管理方案取决于许多因素,包括作业地区状况:如果井场面积连续,则允许使用集中处理设施与集成水管网络,而面积不连续的油田则需要废水运输。 为了抵消不断上升的运输成本,运营商和服务商都在寻找更高效耐用的移动解决方案。Schlumberger表示,该公司推出的新型水处理工具占地面积更小,重量更轻,具有自动化功能,可进行在线取样等操作。另外,改善作业安全性和降低成本也是油气作业中优先考虑的事项。这需要传感器技术的进步,以进行各种水成分研究,包括即时水质分析、确定盐度水平等。

斯伦贝谢测试服务技术经理Laure Mandrou说:“对于后一方面,斯伦贝谢推出了AquaWatcher地表水盐度传感器,通过微波传感器技术,连续测量湿气和多相(连续水)流中的水电导率,实时测定盐度。这种自动化测量消除了手动水样和分析,能够降低运营成本”。

在Midland盆地,AquaWatcher传感器安装在井场进行长期回流测试,将连续测量的水电导率数据传输至计算机。实时盐度主要用于自动更新回流水属性监测。作业人员不需要在偏远井场进行手动测量和盐度值输入。AquaWatcher提高了流量测量的准确性,帮助开发商更好地理解回流测试结果,显着降低了现场作业的运营成本。

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AquaWatcher传感器集成了流量计功能,能够进行连续的水测量,消除了人工取样等作业,将大幅降低偏远井场作业成本

“当前的技术发展趋势具有共同的特点,那就是追求水处理操作的优化,同时减少对环境的影响。毫无疑问,通过结合创新和环保的解决方案,辅之以工程流程优化,是降低水资源管理决策成本的推动力。”

斯伦贝谢最近在北美推出了Voraxial叶轮式分离器,适用于液体高速流动环境,可以快速、连续地实现水、油、固三相分离,为油田采购和管理实现更高的效率。

“通过将夹带气体的油和不同比重的固体分离,高效的在线水处理工艺Voraxial可以处理不同来源的水。该技术优于传统的离心机或水力旋流器分离,不需要增压泵来抵消其性能不足引起的压降,并且无需使用多个单元和通道分别移除油和固体。”

传统的水力旋流器将进入的液体速度转换成离心力,分离轻、重组分,而Voraxial使用独特的无剪切力式叶轮来引导径向和轴向流动,实现水、油和固三相分离。在连续流动期间实现三相分离,意味着仅需要一次通过设备即可,并且没有相关的压降损失问题 。

斯伦贝谢的油田水处理服务可以净化地表水,为压裂作业提供水源。该公司的独立拖车式系统即插即用,大大降低了水的成本,无需从淡水层和供水系统获得大量清水。此外,移动式在线处理可自动适应不断变化的输入质量和数量,而不会中断操作重新配置。经过处理的水满足应用要求,增加压裂水源储量。

“根据需要,将不同来源压裂水按比例混合,即可确保循环水性能符合预期。这能消除由于水质差等问题导致的非生产时间,此类问题包括过筛器和泵故障,显著提高作业的连续性。根据客户的用水要求,Voraxial叶轮可与高强度紫外线[紫外线]光源配合使用,有效中和水里的任何生物活性剂,防止酸化问题发生。此外根据客户需要,还可以在移动设备中动态添加进一步的化学处理。”

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Voraxial分离器只需一级分离,就能达到采出水净化目标,实现油、水、固分离

根据具体的用水需求,分离过程可以配合紫外线照射、氧化和生物杀灭剂处理,以降低聚合物含量,进行压裂水回收。同时对微生物进行消毒和蓄水池维护,并减少腐蚀离子存在,保护储罐和管道等设备。

“在提高作业效率和可靠性以及作业人员专业能力方面,通过创新技术和环境智能化学应用简化水处理是重要的一步,这可以通过运营商和服务公司合作共享性能测试数据时实现,包括水质化学成分和过程模拟测试的完整分析概况,以开发全面的水管理措施。”

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