תעשיית הנפט והגז מייצרת כמויות עצומות של מים המיוצרים במהלך החילוץ, לעתים קרובות מסתכם שלושה עד עשרה חביות של מים לחבית של שמן.ניהול זרם המים הזה באופן קבוע הוא אתגר תפעולי ורגולטורי.ההה נותרת צעד טיפול בסיסי, אבל כוח המשיכה הקונבנציונלית לעתים קרובות מתקצרת כאשר הם מתמודדים עם משקעים מורכבים, קנסות, וממסת את רמות המים האופייניות לעשור, הם רק שיפור דרמטי של יעילות טיפול, אך ורק לצמצום של טיפול כימי, אשר מאפשר שיפור יעילות מופחתת של טיפול כימי.

הבנה של מים ואתגרים

מים המיוצרים הם תערובת מורכבת של מים היווצרות, מים מוזרקים, הידרופחמימנים השוכנים.הקומפוזיציה שלה משתנה באופן נרחב על ידי גיאולוגיה של מאגר, גיל טוב, ושיטת החילוץ.המרכיבים הנפוצים כוללים מלחים מפורקים (לטלפון מתמוסס לעתים קרובות מעל 100,000 מ"ג / L), טיפות שמן מבוזרות, השעועות, מתכות כבדות, חומרים רדיואקטיביים, ותרכובות אורגניות כגון nzene ו phenolreshreshreshreshreshreshreatives.

משקעים לאמנתיים, להסתמך על התיישבות במיכלים גדולים, סובלים ממספר מגבלות. חלקיקים יפים (פחות מ-10 מיקרונים) להתיישב לאט מאוד, טיפות שמן נשארות מלוטשות ומבוללות, והבדלים בצפיפות בין מים ו מוצקים לעתים קרובות אינם מספיקים להפרדה יעילה.

טכניקות הערכה חדשניות

אסטרטגיות של סימנטציה מודרנית לבנות על פיזיקה קלאסית תוך שילוב של שיפורים כימיים, חשמליים ומכניים.המטרה היא להגדיל את המהירות ההתנחלותית יעילה של חלקיקים ו טיפות שמן, לשפר את לכידת חומר בסדר, להפחית את טביעת הרגל והעומס הכימי של מערכות הטיפול.

המונחים: Gravity Sedimentation

הפחתת כוח הכבידה משתמשת בגיאומטריה קומפקטית ודפוסי זרימה מבוקרים כדי להגדיל את כוח הכבידה הפועלים על חלקיקים או להכפיל את אזור ההתנחלות יעיל בתוך טביעת רגל נתונה. שתי טכנולוגיות מאומצות באופן נרחב נוטות למתנחלים (הידועות גם בשם clarifier lamella) ו- משקעים סנטיפוגאלים.

(FLT:0) מתנחלים בעלי צלחת גבוהה 1FLT (FLT:1) מורכב מסדרה של צלחות מקבילות שנקבעו בזווית תלולה (בדרך כלל 45-60 מעלות) מים זורמים למעלה בין הלוחות, ו מוצקות להתיישב על פני השטח העליון של כל צלחת, משיל מטה לתוך גודל צינורית נוזלי - 1.52 ליטר מים מפונקים, לעומת 0.5% מפלט ממתכת (D) של 0.52 ליטר מים מפונקים).

(FLT:0) HydrocyclclonesFLT:1) החל האצה של מאות פעמים גדול יותר מאשר כוח הכבידה. a tangential inlet יוצר מערבה כי כוחות מוצקים יותר ומים לקיר בעוד שמן בהיר יותר נע אל הליבה. הידרוציונים הם קומפקטיים מאוד, לא דורשים חלקים נעים, יכול לטפל עלייה של עד 50,000 ליום כדי ירידה יעילה של 26% (במטרה) כדי להפחית את הפחתת כמות מוגבלת של מים מוצקה של 20% עד כדי ירידה יעילה יותר.

אלקטרוקוגניציה - Assised Sedimentation

אלקטרוקוגניציה (EC) חל זרם חשמלי ישיר באמצעות אלקטרודות מתכת (אלומיניום זמני או ברזל) שקוע בזרם המים המיוצר.שדה החשמלי מערער חלקיקים קולואידיים מואשמים, שובר את התגשמות המים של שמן, ומייצר מטבוליות מתכת hydroxide flocs כי מודעות מתמוססות חלקיקים.

המשקעים המוסמכים של EC מציע מספר יתרונות על זיהום כימי.זה מקטין את הצורך פולימרים סינתטיים ומלחי מתכת, מצמצם נפח סלפט, וניתן לשלוט בו בדיוק על ידי התאמת זמן צפיפות הנוכחית ושימור.מחקרי שדה באגן Permian וים הצפוני הראו כי לאחר מכן EC אנרגיה lamella התיישבות יכול להפחית את השמן ורווח מתחת 10 מ"ג / L, סך הכל מושעה 5 מ"ג / מ"ג, 000, במיוחד, 000 מוצקות, 000, 000, 000 או ירידה של צריכת דלק מוצקה, 000 מוצקה, 000, 000, 000 מוצקה, 000, 000, 000, 000, 000 סגסוגת נוזל עד 0.5 ליטרים, 000 מוצקה, 000, 000, 000, 000 סגסוגת נוזל כבדות, 000, 000 או ירידה של צריכת כבדות, 000 סגסוגת נוזל עד כדי ירידה של צריכת דלק מוצקה, 000.

מחקר מתמשך מתמקד אופטימיזציה של חומרים אלקטרודה ותצורה כדי להרחיב את חיי אלקטרודה ולהקטין את המעבר. Pulsed כוח ולשנות גרסאות נוכחיות להראות הבטחה לצמצום צריכת האנרגיה ורמת הגדלה.

עזרה מתקדמת וחיזוק פלוגנציה

מעבר לשיפורים פיזיים וחשמליים, המיזוג הכימי נשאר כלי רב עוצמה.חדשנות בפליגים פולימריים, ריצוף כדוריות מבוסס מגנטיט, ומיקרוסקופים דחפו את ביצועי המשקעים עוד יותר.

(FLT:0)Ballasted flocculationFIRLT:1) כולל הוספת חלקיקים אינפורטיים דקים (כגון מיקרוסנד או מגנטיט) למים יחד עם coagulant ופולימרומרי.חלקיקי הכדור הדחוסים משולבים במבנה החילוף, עלייה דרמטית של מהירות ההתנחלות שלהם כמו Veolia & #8217;s Actlo® יכול להשיג שיעורי של 30–50 / , לעומת 95-2 ק"מ"מ-2 ק"מ, לעומת 3.

(FLT:0 Magnetic flocculationFLT:1) משתמש חלקיקים מגנטיים בגודל ננומטר הנספח טיפות שמן ו מוצקים מושעה.כאשר נחשפים לשדה מגנטי, החלקיקים והמזהמים המצורפים שלהם הוסרו במהירות. בעוד שלא משקעים טהורים, העיקרון של התיישבות תחת כוח מושרה עם אסטרטגיות משקעים משופרות.

(FLT:0)Optimized פוליבול מעורבב 1 (FLT:1) גם מתקדם.פוליקליקה חדשה ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ flocculation יעילות ב סך הכל מתמוסס מוצקות מעל 200 000 מ"ג / L.היכולת ליצור floc צפופים חזקים ללא overdosing הוא קריטי עבור מינימרומית במים, אשר יכול לטפל בציוד זרם או נזקי דם.

היתרונות של אסטרטגיות חדשניות

מפעילי אימוץ גישות המשקעים המתקדמות הללו מבינים מגוון של יתרונות תפעוליים, כלכליים וסביבתיים:

  • (FLT:0) הסרת מוצקות מושעה ונפט.אנדרל 1:1 חיזוק כוח הכבידה ומערכות נשמטות להפחית את זמני השימור משעות עד דקות, ומאפשר כלי שיט קטנים יותר והוצאות הון נמוכות יותר.
  • (FLT:0) שימוש כימי ללא מענה (FLT:1 אלקטרוקוגניציה) ופלודים מתקדמים להפחית את ההסתמכות על קוגניקטים מסורתיים ופריחת גולגולת, לעתים קרובות חיתוך עלויות כימיות ב-30 עד 60 אחוזים.
  • (FLT:0) ,העברת עקבות של מתקני טיפול.FreaLT:1 , קומפקטיות טכנולוגיות כמו מתנחלים lamella הידרוקליזון מאפשרים טיפול להיות ממוקם על כריות קיימות או על פלטפורמות offshore שבו החלל נמצא בקרן.
  • (FLT:0) הסרתם של מורדים מורכבים.FLT ( 1:1 מוצקות יפות, שמן מחוספס, מתכות כבדות ואפילו כמה תרכובות אורגניות מומסות נתפסות בצורה יעילה יותר, עוזר למפעילים לעמוד במגבלות של סביבות רגישות.
  • (FLT:0) פעולות יעילות-תועלת.FLT:1Build צריכת אנרגיה נמוכה (במיוחד בהשוואה לתהליכים מנברניים או תרמיים), מופחת טיפול בזייף וביצועים עקביים על פני זרימת משתנה ואיכות המים מובילים להורדת עלויות מחזור החיים.
  • (FLT:0) איכות המים של Reuse.cioFLT:1) ניתן לטפל במים המיוצרים ניתן להשיג מחדש עבור fracturing הידראולי, השקיה, או קירור תעשייתי, צמצום הביקוש מים מתוקים ונפחי סילוק.

היתרונות האלה אינם תיאורטיים. Nרבים מתקני שדה בארצות הברית, המזרח התיכון, וים הצפוני אישרו את הביצועים והכלכלה של סימנטציה חדשנית.לדוגמה, מפעיל גדול בעיט פורד שיל החליף מיכלי רובר קונבנציונליים עם lamella clarifiers ואלקטרוקוגן, השגת ירידה של 40% בעלויות כימיות ו-50% ירידה במים המתאימים לשימוש חוזר.

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

אגן Permian: Electrocoagulation with Lamella Settling

מתקן טיפול במים המיוצר באגן Permian תהליכים 100,000 חביות ליום מכמה מפעילי.המים הנכנסים יש שמן ממוצע ושביעות רצון של 200 מ"ג / L, סך הכל מושעה של 150 מ"ג / L, ורמות ברזל גבוהות ובריום.לאחר הסרת שמן חינם ראשונית / מ"ג נמוך יותר מ"ל צריכת דלק מוצקה (אלקטרומגנטים חשמליים, צפיפות נוכחית של 20 /2 מ"ג, ולאחר מכן) ירידה של 10 מ"ג"ג מים מ"ג נמוך מ"ג, לאחר ירידה באופן עקבי עם ירידה במשקל 0.

Offshore פלטפורמה: הידרוציקלון קדם-Treatment for Gravity Settlers

פלטפורמה בחו"ל בים הצפוני הנורבגי משתמשת הידרוציקלונים כדי להסיר מוצקות קנס מן המים המיוצרים לפני טיפול משני בפלט צלחת מוקרן. הידרוציקלונים להפחית את העומס מ 80 מ"ג / L עד 20 מ"ג / L, מניעת פיזור של ערכות לוחית ולהרחיב מרווחי ניקוי משבועיים עד שלושה חודשים.

מגמות עתידיות ודרכים מחקר

חדשנות במשקעים ממשיכה להאיץ את המגמות המתעוררות כמה שווה לא:

  • (FLT:0) מערכות היבריות: FLT:1euring אלקטרוקווגציה עם flocculation מצופה או מתמוסס אוויר flotation (DAF) כדי לכוון את הטווח הרחב ביותר של contaminants ברכבת קומפקטית אחת.תוצאות הטייסים הראשונים מראות כי מערכות EC-BF יכולות להשיג שיעורי הסרה מעל 99% עבור שמן ומות.
  • (FLT:0) דרישות אוטומציה ושליטה בזמן אמת: ibph:1 חיישנים המדידה את ההפרעה, פוטנציאל Zeta, וריכוז מי שמן עכשיו לאפשר לולאות משוב כדי להתאים את המינון coagulant, הנוכחי, או זרימת שיעורי באופן אוטומטי.מודלים למידת מכונה אימון מאומן על נתונים היסטוריים יכולים לחזות הגדרות אופטימליות לשינוי איכות מים, צמצום התערבות מפעילת ופסולת כימית.
  • (FLT:0 Magnetophoretic sedmentation: ⁇ 1) שימוש במגנטים על-מוליכים ליצירת שדות מגנטיים גבוהים שמושכים חלקיקים מגנטיים פונקציונליים ומזהמים המחוברים שלהם מן המים. בעודם בשלב המחקר, גישה זו יכולה להשיג הפרדה כמעט בלתי-צפונית עם שום חלקי תנועה ותוספת כימית מינימלית.
  • (FLT:0)Zero אינטגרציה: 1FLT 1 ,השבות חדשנית נתפסת יותר ויותר כמרכיב מפתח של אפס פסולת נוזלית (ZLD) מערכות על ידי הסרת מוצקות ודרגות מוקדם בתהליך, סימנטציה מופחתת על מנת להפחית את המרבונות במורד הזרם ומדפי, מה שהופך את ZLD לקיום כלכלי עבור מים המיוצרים גבוה.

שיתוף פעולה בתעשייה וטכנולוגיה העברה מטיפול במים עירוניים ותעשייתיים ימשיכו להניע שיפורים.כפי שלחץ רגולטורי גדל ומחסור במים מתוקים גוברים, המקרה הכלכלי של המשקעים מתקדמים הופך חזק יותר.

מסקנה

אסטרטגיות של השמדה חדשניות הופכות ניהול מים המיוצר בתעשיית הנפט והגז.על ידי מעבר לפשרת כוח הכבידה פשוטה, המפעילים יכולים להשיג יותר מהר, נקי יותר, וטכנולוגיות כוח הכבידה משופרות כמו הבהרות lamella ו הידרוציקלונים מתכווץ עקבות תוך חיזוק הביצועים הסביבתיים.

(ב) לקריאה נוספת, עיין ב-FLT:0)EPA ’s Effluent Limitations Guidelines for the Oil and Gas Extraction Point Source CategoryFLT:1, מאמרים טכניים מן ה-FLT:2Society of EngineerssssquaFLT:3 על אלקטרוקוגן, ותיעוד הספק מ-FLT:4Val Technologies:5 עבור דוחות טכניים של מערכות מידע LT.