Rozwiązanie branżowe dotyczące oczyszczania i ponownego wykorzystania wody produkcyjnej z pól naftowych

1. Źródła ścieków, typowe zanieczyszczenia oraz cechy jakościowe wody

Woda produkcyjna z pól naftowych to woda pochodząca z formacji geologicznych, która wraz z ropą naftową naturalnie podnosi się na powierzchnię w trakcie eksploatacji ropy. Obejmuje ona również ścieki z eksploatacji ujścia otworu wiertniczego, wodę do przemywania rurociągów zbiorczych oraz ścieki powstające w stacjach produkcyjnych pól naftowych. Woda ta stanowi największą objętość ścieków przemysłowych generowanych w fazie wstępnego (górnego) łańcucha wartości w sektorze naftowo-gazowym.

Woda produkcyjna charakteryzuje się wysoką zasoleniem, wysoką zawartością oleju oraz dużym ryzykiem powstawania osadów. Typowymi zanieczyszczeniami są: zawieszone ropa naftowa, emulsyfikowany olej, wosk parafinowy, asfalteny, siarczki, bakterie, koloidalne substancje zawieszone, wysokie stężenia chlorków, siarczanów oraz jonów twardości wapnia i magnezu, a także śladowe ilości ciężkich metali w niektórych złóżach ropy naftowej.

Ogólnie rzecz biorąc, ścieki cechują się bardzo wysoką zawartością rozpuszczonych w nich stałych (TDS), silną korozyjnością, złożonym składem chemicznym oraz znacznymi wahaniemi jakości i przepływu wody. Stabilne systemy emulsyfikowanego oleju trudno jest oddzielić w sposób naturalny, co często prowadzi do powstawania osadów w urządzeniach, korozji oraz zatorów w rurociągach. Konwencjonalne technologie oczyszczania zazwyczaj nie zapewniają stabilnej skuteczności oczyszczania. Oczyszczona woda musi spełniać surowe normy stosowane w przypadku wtrysku wody, ulepszania wydajności eksploatacji ropy naftowej (EOR), ponownego wykorzystania do nawadniania lub odprowadzania do środowiska, w zależności od konkretnego zastosowania.

2. Typowe wyzwania klientów

Oczyszczanie wody produkcyjnej wiąże się z kilkoma krytycznymi wyzwaniami operacyjnymi.

Wysokie stężenia emulgowanej ropy i organicznych koloidów nie mogą być skutecznie usuwane wyłącznie za pomocą konwencjonalnej sedymentacji i filtracji. W przypadku ponownego wprowadzenia niedostatecznie oczyszczonej wody do złoża może dojść do jego zapychania, obniżenia przepuszczalności złoża oraz negatywnego wpływu na skuteczność ekstrakcji ropy.

Woda o wysokiej mineralizacji i zwiększonej twardości powoduje szybkie powstawanie osadów i korozję w rurociągach, pompach, richłodnikach i urządzeniach do oczyszczania, co prowadzi do częstych awarii, wzrostu kosztów konserwacji oraz wysokich kosztów eksploatacji.

Woda bogata w siarczany w połączeniu z rozwojem bakterii sprzyja powstawaniu siarkowodoru (H₂S), co powoduje nieprzyjemne zapachy, wtórne zanieczyszczenia, mikrobiologicznie uwarunkowaną korozję (MIC) oraz degradację sprzętu.

Konwencjonalne, ustandaryzowane urządzenia do oczyszczania zazwyczaj nie wykazują wystarczającej odporności na wysokie stężenie soli, zanieczyszczenia ropą oraz korozję, przez co są niewłaściwe do stosowania w surowych warunkach eksploatacji pól naftowych. Ponadto obiekty naftowe zwykle są rozproszone geograficznie, dysponują ograniczoną przestrzenią do instalacji oraz funkcjonują w różnorodnych warunkach eksploatacyjnych, co generuje silne zapotrzebowanie na spersonalizowane, wysoce niezawodne i modułowe systemy oczyszczania.

3. Proces oczyszczania i konfiguracja kluczowego wyposażenia

Aby rozwiązać problemy związane z wysokim zawartością ropy, wysokim stężeniem soli oraz intensywnym osadzaniem się skałek, nasze rozwiązanie wykorzystuje następujący zintegrowany proces oczyszczania:

Wielostopniowe rozdzielanie ropy od wody → kondycjonowanie wody i osadzanie → filtracja drobnoziarnista → miękczanie wody → zaawansowana oczyszczanie → ponowne wykorzystanie i ponowne wprowadzanie do poziomów produkcyjnych wody pochodzącej z eksploatacji

Woda pochodząca z eksploatacji najpierw trafia do sekcji przygotowania wstępnego, gdzie wydajne urządzenia do rozdzielania ropy od wody usuwają ropę wolną, ropę rozproszoną oraz grube zawiesiny.

Woda po przetworzeniu przechodzi następnie przez jednostki sedymentacji, aby dalej usunąć olej emulgowany oraz zanieczyszczenia koloidalne.

Automatyczny system miękczania wody skutecznie usuwa jony twardości wapnia i magnezu, znacznie zmniejszając ryzyko powstawania osadów w całym sprzęcie znajdującym się w dalszej części linii technologicznej.

Na koniec precyzyjna filtracja połączona z zaawansowaną obróbką membranową zapobiegającą zanieczyszczeniom usuwa pozostałości oleju, rozpuszczone sole, zawiesiny oraz inne zanieczyszczenia, wytwarzając wodę wysokiej jakości odpowiednią do wtrysku wody do złóż naftowych, ponownego wtrysku do zbiorników, operacji hydraulicznych oraz innych zastosowań związanych z ponownym wykorzystaniem w procesach produkcyjnych.

Główne wyposażenie obejmuje:

• Wielostopniowe separatory olej–woda
• Wysokowydajne systemy osadzania
• Automatyczne jednostki miękczania wody
• Systemy precyzyjnej filtracji
• Zaawansowane jednostki membranowej obróbki zapobiegającej zanieczyszczeniom
• Inteligentne systemy dozowania chemikaliów
• Przyrząd do monitorowania jakości wody w czasie rzeczywistym
• Pełnie zautomatyzowane systemy sterowania PLC

4. Zalety rozwiązania

To rozwiązanie zostało specjalnie zaprojektowane do działania w wymagających warunkach eksploatacyjnych oczyszczania wody produkcyjnej z pól naftowych. Skutecznie rozwiązuje trzy główne wyzwania branżowe: usuwanie oleju, tworzenie osadów w wysokosolonych wodach oraz niestabilność jakości wody. Zapewnia stałe uzyskiwanie oczyszczonej wody spełniającej wymagania dotyczące ponownego wprowadzania do złoża oraz wielokrotnego wykorzystania wód, jednocześnie chroniąc przepuszczalność złoża i poprawiając skuteczność ekstrakcji ropy.

Dostępne są konfiguracje urządzeń dostosowane do salinowości wody produkcyjnej, stężenia oleju, warunków polowych, dostępnej przestrzeni montażowej oraz wymagań środowiskowych. Mocne obudowy odporno na korozję, hydrauliczne konstrukcje odporno na zanieczyszczenia oraz modułowe urządzenia przeznaczone do pracy pod wysokim ciśnieniem zostały specjalnie zaprojektowane do wytrzymania surowych warunków eksploatacyjnych na polach naftowych.

Wszystkie podstawowe urządzenia mechaniczne, systemy sterowania elektrycznego oraz komponenty do oczyszczania wody posiadają certyfikaty zgodności z międzynarodowymi normami CE, UL i ISO, zapewniając doskonałą niezawodność eksploatacyjną oraz zgodność z międzynarodowymi specyfikacjami projektów naftowych.

System oczyszczania charakteryzuje się doskonałą odpornością na nagłe obciążenia hydrauliczne i zanieczyszczeniowe, co znacznie ogranicza powstawanie osadów, korozję, częstotliwość konserwacji oraz czas przestoju urządzeń. Możliwe jest osiągnięcie stopnia ponownego wykorzystania wody powyżej 90%, co redukuje zużycie wody słodkiej, obniża koszty pozyskiwania wody oraz minimalizuje wymagania dotyczące odprowadzania ścieków do środowiska.

Modułowa konstrukcja charakteryzuje się małą powierzchnią zabudowy, szybką wdrożeniem oraz pełną automatyzacją działania, czyniąc ją idealnym rozwiązaniem dla niestacjonarnych, odległych oraz zdecentralizowanych obiektów produkcyjnych na polach naftowych.

5. Doświadczenie projektowe oraz dokumentacja wspierająca

Zakończyliśmy z powodzeniem liczne projekty oczyszczania i ponownej iniekcji wody produkcyjnej na lądowych polach naftowych oraz blokach produkcji paliw mineralnych.

Przykładowy projekt obejmował skalę dużą system oczyszczania i ponownego wykorzystania wody produkcyjnej o zdolności przetwarzania 2500 m³/dzień. System działa niezawodnie od długiego czasu, skutecznie rozwiązuje problemy związane z nadmierną ilością oleju emulgowanego, osadzaniem się osadów w rurociągach oraz niską jakością wody do iniekcji. Oczyszczona woda stale spełnia specyfikacje dotyczące wody do iniekcji do złoża, co przyczynia się do poprawy efektywności produkcji oraz pozytywnie przebiega zarówno inspekcje akceptacyjne ze strony właściciela, jak i audyty zgodności środowiskowej.

Dokumentacja wspierająca obejmuje:

• Własne patenty na technologie oczyszczania wody produkcyjnej
• Pełne certyfikaty urządzeń: CE, UL oraz ISO
• Raporty z niezależnych badań jakości wody
• Certyfikaty ukończenia projektu i wprowadzenia do eksploatacji
• Projekty referencyjne w globalnej branży naftowej i gazowej

6. Zakres usług i proces realizacji projektu

Oferujemy kompleksowe kompleksowe rozwiązania kluczowe (EPC – inżynieria, zaopatrzenie i budowa) dla oczyszczania i ponownego wykorzystania wody produkcyjnej z pól naftowych i gazowych, w tym:

• Badania terenowe w miejscu
• Pobieranie próbek wody produkcyjnej i analizy laboratoryjne
• Projektowanie procesowe i systemowe dostosowane do indywidualnych potrzeb
• Produkcja urządzeń na zamówienie
• Instalacja, wprowadzenie do eksploatacji i uruchomienie
• Usługi operacyjne i konserwacyjne w terenie (O&M)
• Modernizacje systemu oraz optymalizacja jego wydajności
• Dostawa membran, chemikaliów i części zamiennych przez cały okres użytkowania systemu

Standardowy przepływ pracy nad projektem

• Przeprowadzenie badań terenowych w miejscu eksploatacji, pobranie próbek wody oraz kompleksowa analiza jakości wody.
• Zaprojektowanie spersonalizowanego rozwiązania do oczyszczania i ponownego wykorzystania wody wraz z szczegółową ofertą handlową dostosowaną do warunków eksploatacji pól naftowych.
• Realizacja umowy oraz rozpoczęcie produkcji sprzętu równolegle z budową na miejscu.
• Zakończenie montażu systemu, uruchomienie, ciągłe testy wydajności oraz optymalizacja aż do osiągnięcia stabilnej jakości wody zgodnej z wymaganiami.
• Wsparcie w inspekcjach akceptacyjnych projektu oraz zapewnienie kompleksowego szkolenia operatorów na miejscu.
• Dostarczanie długoterminowych usług inspekcyjnych w terenie, konserwacji zapobiegawczej, modernizacji systemu oraz ciągłego wsparcia technicznego.