Tratamento de Água Móvel Subsea

O sistema de tratamento de água submarina Seabox, localizado no fundo do mar. (Imagem: NOV)

Verificação da capacidade da Seabox de tratar a água para aumentar a recuperação de petróleo

Destravar o potencial total de recuperação de óleo é fundamental para os operadores e um fator determinante para o desenvolvimento de campo. A maximização das taxas de recuperação é ainda mais importante no ambiente atual, pois as operadoras precisam produzir a um preço de breakeven de commodity mais baixo para tornar lucrativas as novas descobertas marginais. Somente no Mar do Norte, existem aproximadamente 400 tiebacks em potencial aguardando desenvolvimento. Isso, combinado com o foco de descarga ambiental do setor, exige soluções novas e inovadoras.

Usar métodos de recuperação secundários para fornecer manutenção de pressão e eficiência de varredura é uma maneira de maximizar a recuperação. Os métodos comumente utilizados incluem a injeção de água, gás ou gás alternante de água. As propriedades do reservatório determinam a solução técnica preferida. Não entender completamente as características do reservatório pode levar a problemas de injetividade se uma solução incompatível for injetada no reservatório. A injetividade pode diminuir devido à bioincrustação e ao comprometimento do sólido suspenso na água. Os desenvolvimentos marginais enfrentam ainda outro desafio - maximizar o potencial de recuperação e, ao mesmo tempo, alcançar lucratividade. Isso é possível através de um tieback para hospedar instalações ou até mesmo entrar em plataformas não-tripuladas.

A National Oilwell Varco (NOV) oferece um sistema submarino novo e autônomo para tratamento de água que pode fornecer água limpa e aumentar o potencial de recuperação para desenvolvimentos marginais, bem como para campos envelhecidos, longos tiebacks, desenvolvimentos greenfield e pequenas plataformas de cabeça de poço. O sistema de tratamento de água submarino Seabox proporciona a desinfecção da água do mar crua e reduz o número de sólidos suspensos, desacoplados dos processos de tratamento de água na superfície. Isso elimina a necessidade de empurrar a água da instalação hospedeira para o injetor. O tratamento e a injeção de água podem agora, com esta nova solução, ser fornecidos onde e quando necessário. A injeção de água e a substituição da vazios tornam-se uma alternativa realista e acessível à produção por depleção apenas ou pelo transporte de água de um hospedeiro potencialmente restrito, para aumentar o potencial de recuperação de desenvolvimentos marginais.

Seabox
A tecnologia do módulo de tratamento de água submarina visa fornecer subsea de tratamento de água de alta qualidade sem comprometer a segurança, operabilidade ou confiabilidade. A NOV tornou dois operacionais e qualificou o sistema para o nível de estabilidade tecnológica (TRL) 6.

O módulo Seabox é feito de polímero reforçado com fibra de vidro (GRP) e consiste de três partes principais: uma bandeja, uma sala parada e uma unidade de tratamento. Ele é projetado para ter todas as peças intercambiáveis localizadas dentro da unidade de tratamento facilmente recuperável para facilitar a intervenção. O módulo utiliza métodos conhecidos para a desinfecção da água e para resolver sólidos. A desinfecção da água é realizada através de dois processos de eletrólise in situ. Primeiro, as células de eletrocloração na entrada do módulo produzem hipoclorito de sódio e, em seguida, uma etapa de oxidação secundária, onde agentes oxidantes de ordem superior são gerados para decompor ainda mais a matéria orgânica morta. Isso, combinado com o grande volume do módulo, garantirá tempo suficiente para que o cloro reaja com os orgânicos na água do mar. O assentamento sólido é proporcionado pela sedimentação (gravidade) e devido ao projeto interno proprietário do módulo de câmara parada resultando no fluxo laminar, fazendo com que as partículas com densidade mais alta do que a água se assente. Padronização é
chave para o design do módulo Seabox. O módulo é projetado com uma capacidade de tratamento entre 20.000 e 60.000 barris de água por dia e pode ser instalado em profundidades de até 3.000 metros.

(Foto: NOV)

Configuração de teste
A NOV instalou um módulo Seabox na costa de Stavanger, na Noruega, como parte de um projeto de verificação em fevereiro de 2018. O objetivo era verificar o desempenho do módulo em escala real em um ambiente submarino representativo. O projeto foi apoiado por três operadores e teve um período de teste de três meses. Durante este período, as capacidades de desinfecção e resolução de partículas do módulo foram analisadas. A unidade foi instalada a 220 metros de profundidade, a 550 metros da margem da estação de controle, que fornecia energia e comunicação. A bomba submarina foi instalada perto da costa e puxou água através da Seabox, onde uma linha de amostragem a jusante da bomba guiou uma fração da água tratada para uma instalação em terra para análise da qualidade da água. Uma linha de amostra de água do mar em bruto perto do módulo ofereceu uma amostragem de comparação

Resultados de amostragem
O escopo do trabalho, para atender ao objetivo do programa de verificação, estabeleceu um extenso programa de amostragem para verificar as capacidades de desinfecção e sedimentação do módulo. O programa de amostragem foi dividido nessas duas categorias principais. Juntamente com os patrocinadores do projeto, a NOV criou um programa de amostragem que envolveu um total de 13 tipos diferentes de análises, todas realizadas por um laboratório terceirizado especializado em serviços para a indústria de petróleo e gás a montante.

Para verificar a capacidade de desinfecção da água do módulo, por exemplo, as habilidades do módulo para remover, desativar ou matar microorganismos na água do mar, bactérias heterotróficas gerais (GHB) plânctonas e sésseis e bactérias redutoras de sulfato (SRB), adenosina trifosfato (ATP) e A reação em cadeia da polimerase quantitativa (qPCR) foi medida durante todo o programa de verificação. Os resultados gerais através destas amostras mostraram que os níveis planctónicos e sésseis na água tratada estavam abaixo dos níveis detectáveis. Os resultados são ainda suportados pelas amostras de ATP e qPCR. Comparando os níveis de ATP da água do mar crua e da água do mar tratada, em média, 98,6% de todos os microrganismos foram inativados pelo processo de desinfecção do módulo. O qPCR mostrou uma diminuição total no nível de bactérias com 99,8% e 100% para a contagem SRB. Os resultados confirmaram a capacidade do módulo de fornecer água desinfetada através do processo de eletrólise e uso do tempo de residência.

Para verificar as capacidades de remoção de sólidos, a NOV usou o Contador Coulter, a turbidez e o índice de densidade de sedimentos (SDI) como métodos de amostragem. O contador Coulter fornece uma medição da contagem de partículas e distribuição de tamanho. A comparação das amostras de água do mar bruta e da água tratada com Seabox mostrou um efeito significativo na capacidade de sedimentação do módulo. Em média, a contagem de partículas para a água do mar bruta foi cerca de 10 vezes maior em comparação com a água tratada Seabox para partículas maiores que 2µm. Através da medição da turbidez foi possível medir a concentração de partículas suspensas na água. A turbidez do Seabox mediu cerca de 1 FTU, que está dentro do intervalo de medições de turbidez em água potável. O SDI é usado como uma medida para potencialização de entupimento ou entupimento. Durante as oito amostras coletadas, a Seabox forneceu níveis de SDI entre três e quatro, o que é aceitável para possíveis aplicações de nanofiltração a jusante, caso isso seja necessário. Em comparação, cinco das oito amostras de água do mar bruta tinham um SDI acima de sua faixa de medição no SDI de 6.

(Imagem: NOV)

Potencial futuro
Esta verificação das capacidades do Seabox para desinfetar e remover partículas da água do mar, e a flexibilidade da instalação, fornece uma nova capacidade de adicionar água para a evolução marginal do campo. Quando localizado no fundo do mar próximo a um injetor de água, o módulo pode fornecer um melhor regime de inundação para garantir o suporte de pressão necessário e a eficiência de varredura. Isso pode aumentar o potencial da taxa de recuperação de petróleo à medida que o reservatório é explorado em sua capacidade total. Acredita-se que o sistema seja um forte concorrente para melhorar o fluxo de água em campos verdes e marrons. Não só a NOV demonstrou o seu desempenho através de um extenso programa de verificação, o módulo Seabox também esteve em operação contínua no campo Ekofisk no Mar do Norte desde o outono de 2018 com 100% de tempo de atividade até hoje.

Essa tecnologia é uma solução competitiva para fornecer maior capacidade de tratamento de água para amadurecer brownfields ou fornecer água de alta qualidade para desenvolvimentos marginais. Ele também pode ser usado como uma solução híbrida onde o sistema de tratamento submarino de água é usado como uma etapa de pré-tratamento a montante das instalações existentes de tratamento de água para enfrentar desafios conhecidos como a incrustação biológica. Isso pode reduzir os gastos operacionais e aumentar a disponibilidade do sistema geral de tratamento de água.

O autor
Astrid Nygaard Engesland ingressou na NOV com a equipe SEABOX AS em 2013. Ela trabalha como coordenadora de marketing e comunicações, onde apóia iniciativas de marketing e relações públicas para o sistema de tratamento de água submarina Seabox.