移動水処理の海中

海底に位置するSeabox海底水処理システム。 （画像：NOV）

増加した石油回収のために水を処理するためのSeabox能力の検証

完全な石油回収の可能性を解き放つことは、事業者にとって重要であり、油田開発の決定要因です。現在の環境では、回収率を最大化することがさらに重要です。事業者は、新たな限界的発見を収益性の高いものにするために、より低い商品損益分岐点価格で生産する必要があるからです。北海だけでも、開発を待っている可能性のある約400のタイバックがあります。これは、業界の環境問題への注力と相まって、新しく革新的な解決策を必要とします。

圧力維持と掃引効率を提供するために二次回収方法を使用することは回収を最大にする一つの方法です。一般的に使用される方法は、水、ガスまたは水交互ガスの注入を含む。貯留層の特性は、好ましい技術的解決策を決定します。適合性のない溶液をリザーバーに注入すると、リザーバーの特性を十分に理解していないと、注入性の問題が発生する可能性があります。生物付着および水中の浮遊物質による減損により、注入性が低下する可能性があります。限界開発はさらに別の課題に直面しています - 収益性を達成しながら回復の可能性を最大化します。これは、施設とのタイバック、あるいは無人プラットフォームへの移行によっても可能です。

National Oilwell Varco（NOV）は、浄水を提供し、限界開発、ならびに老朽化した分野、長期のタイバック、グリーンフィールド開発および小さな坑口プラットフォームのための新しい独立型の海中処理システムを提供します。 Seaboxの海底水処理システムは、生の海水を消毒し、表面の水処理プロセスから分離された浮遊固形物の数を減らします。これにより、ホスト施設からインジェクタに水を押す必要がなくなります。水処理と注射は、この新しいソリューションで、必要なときに必要なときに行うことができます。注水および空隙率の代替は、限界開発の回復の可能性を高めるために、枯渇のみによる、または潜在的に制約されたホストからの水の輸送による生産に代わる現実的で手頃な価格の代替手段となる。

シーボックス
海中水処理モジュール技術は、安全性、操作性または信頼性を損なうことなく高品質の水処理海底を提供することを目的としている。 NOVは2つの運用を行い、システムをTechnology Teadiness Level（TRL）6に認定しました。

Seaboxモジュールはガラス繊維強化ポリマー（GRP）製で、トレイ、静止室、および治療ユニットの3つの主要部分で構成されています。それは介入を容易にするために容易に回収可能な治療ユニットの中に配置されたすべての交換可能な部品を持つように設計されています。このモジュールは水の消毒および固形物の沈降に向けて公知の方法を利用する。水の消毒は、2つのin-situ電解プロセスによって行われます。第一に、モジュールの入口にある電気塩素化セルが次亜塩素酸ナトリウムを生成し、次に二次酸化工程が行われ、ここで高次の酸化剤が生成されてさらに死んだ有機物を分解する。これは、大量のモジュールと組み合わせることで、塩素が海水中の有機物と反応するのに十分な時間を確保します。固体沈降は沈降（重力）によってもたらされ、そして静止室モジュールの独自の内部設計により層流を生じ、水よりも密度の高い粒子を沈降させる。標準化は
Seaboxモジュール設計への鍵。このモジュールは、1日当たり20,000〜60,000バレルの水処理能力を持つように設計されており、水深3,000メートルまで設置することができます。

（写真：NOV）

テスト設定
NOVは、2018年2月の検証プロジェクトの一環として、ノルウェーのスタヴァンゲル沖にSeaboxモジュールを設置しました。目的は、代表的な海底環境で本格的なモジュールの性能を検証することでした。プロジェクトは3人のオペレータによって後援され、3か月のテスト期間がありました。この期間中に、モジュールの消毒および微粒子の沈降能力が分析されました。ユニットは、電力と通信を供給していたコントロールステーションから海岸から550メートル離れた220メートルの水深に設置されました。海中ポンプを海岸近くに設置し、Seaboxを通して水を引いた。そこでは、ポンプの下流のサンプルラインが処理水の一部を陸上施設に導いて水質分析を行った。モジュール近くの生海水サンプルラインで比較サンプリングを提供

サンプリング結果
検証プログラムの目的を満たすための作業の範囲は、モジュールの消毒および沈降能力を検証するための広範なサンプリングプログラムを設定しました。サンプリングプログラムは、これら2つの大きなカテゴリに分けられました。 NOVは、プロジェクトスポンサーと共同で、合計13種類の分析を含むサンプリングプログラムを作成しました。これらはすべて、上流の石油およびガス業界向けのサービスを専門とする独立したサードパーティのラボによって行われました。

モジュールの水消毒能力、例えば、海水中の微生物、浮遊性および固着性の一般従属栄養細菌（GHB）および硫酸還元細菌（SRB）、アデノシン三リン酸（ATP）を除去、失活または殺す能力定量的ポリメラーゼ連鎖反応（ｑＰＣＲ）を検証プログラムを通して測定した。これらのサンプルを通した一般的な結果は、処理水中のプランクトンレベルと固着レベルの両方が検出可能レベル以下であることを示した。結果は、ATPおよびqPCRサンプルによってさらに裏付けられています。生の海水と処理された海水からのATPレベルを比較すると、全微生物の平均98.6％がモジュール内の消毒プロセスによって不活性化されました。 ｑＰＣＲは、ＳＲＢ数に関して９９．８％および１００％の細菌レベルの総減少を示した。結果は、電気分解プロセスと滞留時間の使用を通して消毒された水を提供するモジュールの能力を確認しました。

固形物除去能力を検証するために、ＮＯＶはサンプリング方法としてコールターカウンター、濁度およびシルト密度指数（ＳＤＩ）を使用した。コールターカウンターは粒子数と粒度分布の測定値を提供します。生海水サンプルとSeabox処理水の比較は、モジュールの沈降能力に大きな影響を示しました。平均して、生海水の粒子数は、2μmを超える粒子のSeabox処理水と比較して約10倍多かった。濁度測定により、水中の懸濁粒子の濃度を測定することができた。 Seaboxの濁度は1 FTU前後であり、これは飲料水中の濁度測定の範囲内です。 SDIは、汚れや目詰まりの可能性を示す尺度として使用されます。採取した8つのサンプル中に、Seaboxは3〜4の範囲のSDIレベルを提供しました。これは、必要に応じて下流のナノ濾過アプリケーションに適用可能です。比較すると、8つの未加工海水サンプルのうち5つは、6のSDIでその測定範囲を超えるSDIを持っていました。

（画像：NOV）

将来の可能性
海水から粒子を消毒および除去するSeaboxの機能、および設置の柔軟性のこの検証は、限界の野外開発に洪水を追加する新しい機能を提供します。注水器の隣の海底に位置するとき、モジュールは必要な圧力支援と掃引効率を確実にするために改良された洪水体制を提供することができます。貯水池が最大限に活用されると、これによって石油回収率の可能性が高まる可能性があります。このシステムは、緑地と褐色油田の両方で、冠水を改善するための強力な候補と考えられています。 NOVは広範な検証プログラムを通じてその性能を実証しただけでなく、Seaboxモジュールは2018年秋から北海のエコディスク分野でも継続的に稼働しており、最新の稼働率は100％です。

この技術は、成熟した茶畑の水処理能力を高めたり、限界開発に高品質の水を供給するための競争力のあるソリューションです。バイオファウリングのようなよく知られた課題に直面するために、海中水処理システムが既存の上側水処理施設の上流の前処理工程として使用される場合、それはハイブリッド解決策として使用することもできる。これにより、運用コストを削減し、水処理システム全体の可用性を高めることができます。

著者
Astrid Nygaard Engeslandは、2013年にレガシーSEABOX ASチームとNOVに入社しました。彼女は、マーケティングおよびコミュニケーションコーディネーターとして、Seabox海底下水処理システムのマーケティングおよびPR活動をサポートしています。