Produceret vand på Tyra Øst F

Transkript

1 2012 Produceret vand på Tyra Øst F Gustav Undall-Behrend Aarhus Maskinmesterskole

2 Forfatter: Gustav Undall-Behrend Studienummer: F10147 Titel: Produceret vand på Tyra Øst F Undertitel: Optimering af vandbehandling for at minimere synlig oliefilm på havet Projekttype: Bachelorprojekt Placering i uddannelsesforløb: 6. semester Maskinmesteruddannelsen Uddannelsessted: Aarhus Maskinmesterskole Vejleder: Jesper Nielsen, Lektor, Aarhus Maskinmesterskole Kontaktpersoner virksomhed: Lars Hvejsel Hansen, Head of Chemistry & Environment, Maersk Oil Flemming Marxen, Platformchef Tyra Øst, Maersk Oil Afleveringsdato: 10. december 2012 Antal normalsider: 33,5 normal sider á 2400 anslag Forsidefoto: Luftfoto af Tyra Øst, venligst udlånt af Dorrit Olsen 2

3 Abstract The Tyra East platform in the North Sea is owned by Danish Underground Consortium (DUC) and operated by Maersk Oil. The platform holds separation facilities for well fluids consisting of oil, gas and produced water. The produced water is discharged to the sea. Prior to discharge the produced water is treated in order to remove residual oil. The main purpose of the treatment is to meet the environmental legislation for discharge to the sea. Despite the environmental demands are being complied with, visible oil sheen is often observed around the Tyra East F (EFA) platform. The visible oil sheen leads to internal reporting to the production technicians as well as flight observations are reported by helicopters and other aviation traffic in the area. Any reporting of this kind is acted upon by the production technicians. However the technicians are facing a technical challenge as the amount of oil dispersed in the produced water is normally discharged within the limits. The above mentioned leads to the operation analysis carried out in this paper, and suggestions for suitable solutions. A technical solution is needed as the current equipment is not sufficient in order to remove the visible oil sheen. The produced water treatment on EFA consists of two parallel operated hydrocyclone and degasser units with total treatment capacity of 513 m³/h. In 2011 the total discharge of produced water was approx. 2.3 million m³ with overall DUC average 6.2 m/l dispersed oil in the discharged produced water, which equals to approx 39 kg/day oil discharged from EFA. This amount of oil only equals to some DKK a year in lost income as the oil is discharged. The gain from improving the produced water quality will be such as positive public relations, acknowledgement in the industry and the ability of spending personnel recourses better compared to the current operation. Four different types of technical solutions are treated in this paper. All four solutions are expected suitable for improvement of the discharged produced water quality, mainly with the purpose of reducing or removing the visible oil sheen. It is not suggested to replace the existing treatment units. The solutions are suggested to work as polishing units installed downstream the existing treatment. The first recommendation is a filter operating with molecular cohesion principle. The hydrocarbons in the produced water are attached to the filter media, and will stay within the filter permanently even though the filter media is saturated with hydrocarbons. This makes sure no hydrocarbons are released when the produced water passes the filter. The filter unit has relatively small footprint, which makes it suitable for offshore operations. Each filter unit has a treatment capacity of 795 m³/h which meets the current flow requirements. The second unit is a Compact Flotation Unit (CFU) using dissolved gas flotation. The produced water is introduced tangentially into a cyclone internal and cleaned produced 3

4 water containing dissolved gas is added in order to maintain the spinning within the cyclone and the gas bubbles make it easier for oil droplets to rise to the top of the unit, where an oil outlet located. Both above mentioned units can be tested prior to final decision, as a test unit of each can be temporary installed in order to evaluate the effect. The effect can be measured simultaneously with the current oil in water measurements. The third and fourth suggestions are both drain caissons. The main difference is one of the caissons uses gas for flotation. The flotation gas is introduced counter current the produced water. The main disadvantage of the caisson solutions is the physical size, which it is impossible to test a caisson prior to final installation. The size of a caisson is also a limitation for where it is possible to install one. Another disadvantage is the fact that sampling of the produced water after treatment is not an option. This leads to requirement of extra equipment, for measuring the amount of rejected oil in order to achieve acknowledgement for the effort of purifying the produced water. 4

5 Indholdsfortegnelse Abstract... 3 Forord... 7 Læsevejledning... 8 Nomenklatur Indledning Problemformulering Metode Afgrænsning Vandbehandling på EFA Separation Behandling af PDW Hydrocycloner De-gasser Overbordledning Myndighedskrav OSPAR Miljøstyrelsen Driftsanalyse Data Vægtfyldebestemmelse Driftspersonalets og egne observationer De-gasser F1 drift Gennemstrømningshastighed og sedimenteringshastighed i de-gasser F Forslag til forbedringer Dræn caisson Skim pile caisson Flotation pile caisson Vurdering af caisson løsning Compact flotation unit (CFU) Vurdering af CFU løsning Molekylær filtrering Vurdering af molekylær filtrering

6 6 Diskussion og anbefaling Anbefaling Konklusion Liste over figurer Liste over tabeller Kildehenvisning Kildehenvisning til bilag Bilag 1 uddrag fra OSPAR kommissionens 2020 målsætning [b1] Bilag 2 uddrag fra Miljøstyrelsens udledningstilladelse [b2] Bilag 3 Datablad for olie i vand analyseapparat (quick-tester) [b3] Bilag 4 Oversigtskort over de Danske produktionsplatforme [b4 s. 19] Bilag 5 De-gasser F1 designtegninger Bilag 6 Udregninger for de-gasser areal og rumfang Bilag 7 Uddrag fra laboratorieanalyse udleveret af Maersk Oil Bilag 8 Uddrag fra et studie for PDW behandling 2010 udleveret af Maersk Oil Bilag 9 Uddrag fra saltindholdsanalyse fra DUC felter udleveret af Maersk Oil Bilag 10 2 dages kurve fra en aktuel driftssituation - skærmprint fra Tyra Øst SCADA system Bilag 11 Dele af caisson P&ID fra Dan feltet udleveret af Maersk Oil Bilag 12 Uddrag fra samme analyse rapport som bilag 7 udleveret af Maersk Oil Bilag 13 CFU enhed med detaljerede skitser [b5]

7 Forord Dette bachelorprojekt er udarbejdet i forbindelse med afslutning af maskinmesteruddannelsen på Århus Maskinmesterskole, fjernundervisning. Det 6. og sidste semester er delt op i hhv. en praktikperiode og en periode til udarbejdelse af projektrapport. Da jeg er og har under uddannelsen været ansat i Maersk Oil, er det nærliggende, at praktikopholdet er afviklet i samarbejde med virksomheden, og at projektrapporten tager udgangspunkt i en relevant problemstilling og udfordring som Maersk Oil står overfor. Formålet med projektrapporten er at opfylde AAMS målsætning og krav til studerende på maskinmesteruddannelsens 6. semester. Udover målet at leve op til AAMS krav er formålet også, at kunne kæde nogle af de teorier, der har været arbejdet med igennem undervisningen, med virkelige processer. Endelig er rapportens emnevalg begrundet i min personlige interesse i at afdække nogle af de muligheder, der er for en løsning af den behandlede problemstilling. Der skal lyde tak til alle de kollegaer der har bidraget med vidensdeling og faglige diskussioner af de mange spændende emner og problemstillinger, der løbende er dukket op under hele uddannelsesforløbet. Og særlig tak til nedennævnte personer, for konstruktive bidrag og støtte i forbindelse med praktikperioden og udarbejdelsen af bachelorprojektet: Jacob Berg, Driftsmester Tyra Øst, Maersk Oil Steffen Fredberg Hansen, Chemistry & Environment, Maersk Oil Flemming Marxen, Platformchef Tyra Øst, Maersk Oil Jesper Nielsen, Lektor, Aarhus Maskinmesterskole 7

8 Læsevejledning Denne rapport er udarbejdet i forbindelse med afslutning af Maskinmesteruddannelsens 6. semester. Rapporten er skrevet til personer som behersker teknisk viden svarende til Maskinmesteruddannelsens 6. semester eller højere. Rapporten er ligeledes skrevet til personer med indgående kendskab til olie og gas industrien og har interesse for behandling af produceret vand. Kildehenvisning er udført på sådan måde, et en given kilde er opgivet i afsnittet kildehenvisning, hvor det er relevant i selve rapporten henvises herfra til de respektive kilder ved f.eks. [1]. Hvor det er relevant tilføjes kapitelnummer eller sidenummer som er brugt i den angivne kilde. Dette er i rapporten angivet således: [1 kap. 1] eller [1 s. 1]. Anvendte forkortelser og fysiske størrelser er vist i nomenklatur. Ved forkortelser henvises til det respektive afsnit under bemærkning, for nærmere forklaring. God fornøjelse med læsningen. Nomenklatur Betegnelse Forkortelse Bemærkning Dansk Undergrunds Consortium DUC Se indledning Produceret vand PDW Se indledning Tyra Øst F platform EFA Se afsnit 2.1 note 1 Liquid slug catcher LSC Se afsnit 2.1 Clean in place CIP Se afsnit 2.3 note 2 Oslo-Paris konventionen OSPAR Se afsnit 3 American Petroleum Institute API Se afsnit 5 note 4 Flotation Se afsnit for synonym på dansk Compact Flotation Unit CFU Se afsnit 5.2 Forkortelser og betegnelser brugt i formler og ligninger Beskrivelse Betegnelse Enhed Bemærkning Volumenstrøm q [m³/h];[m³/s] indeks for nærmere forklaring Rumfang V m³ indeks for nærmere forklaring Areal A m² indeks for nærmere forklaring Hastighed v m/s indeks for nærmere forklaring Længde, højde, strækning s;h m indeks for nærmere forklaring Diameter d m indeks for nærmere forklaring Tryk p Pa indeks for nærmere forklaring Temperatur T;t C indeks for nærmere forklaring Tid t s;h 1 tønde olie Bbl Svarende til 159 Liter API mål Vægtfylde/desnitet ρ kg/m³ indeks for nærmere forklaring Dynamisk viskositet η kg/m s Tyngdeacceleration g m/s² Her anvendt 9,82 m/s² 8

9 1 Indledning Dansk Undergrundskonsortium, herefter DUC, er en af koncessionsindehaverne i den danske del af Nordsøen. DUC blev etableret i 1962 med det formål, at efterforske og undersøge mulighederne for produktion af olie fra den danske del af Nordsøen. DUC er i dag ejet af: Shell (36,8%), A.P. Møller Mærsk (31,2%), den statsejede Nordsøfond (20%) og Chevron (12%). Maersk Oil er operatør på alle DUC platforme i Nordsøen [1]. Tyra Øst komplekset, er én af DUC's platforme i Nordsøen og består af seks broforbundne platforme. Disse benævnes med bogstaver og nedenfor følger en kort beskrivelse af, hvilke funktioner de respektive platforme har: A-platformen, også hovedplatformen, har procesanlæg til separation af olie, gas og produceret vand, herefter PDW. Den omfatter endvidere beboelsesmodul, kontrolrum, kontorer og helikopterdæk. Desuden er generatorer og hovedfordelingstavler af egenproduceret elektricitet placeret på A-platformen. B og C platformene er brøndhovedplatforme. De brønde, der er boret i Tyra Øst feltet, føres hertil. D-platformen er afbrændingsplatform, kompleksets mindste i areal, hvor afbrændingstårn står (flare stack). E-platformen er såkaldt stigrørsplatform. Det er her rørforbindelser til andre installationer og til land er placeret. F-platformen er modtage- og separationsfaciliteter for brøndfluider fra de satellitplatforme, der styres og overvåges fra Tyra Øst. På Tyra Øst platformen indvindes olie og gas fra forskellige reservoir i undergrunden. I reservoirerne findes olie/kondensat, gas og PDW, hvilke separeres på platformen. Efter separation af de tre medier ledes PDW til rensning før udledning til havet. På Tyra Øst bruges hhv. hydrocycloner og centrifuge separatorer til rensning af PDW, for at møde gældende miljøkrav iht. udledningstilladelser. Det primære formål med at separere PDW fra olie/kondensatproduktionen, er at imødekomme de specifikationer, der er aftalt mellem Maersk Oil og raffinaderi. Hvis PDW eksporteres fra platformen sammen med olien, skal raffinaderiet behandle PDW og sende det videre til spildevandsrensning. På Tyra Øst F-platform behandles PDW vha. hydrocycloner, og herfra udledes den største mængde på døgnbasis. Til trods for at vandet behandles, og det målte olieindhold i det udledte PDW overholder miljøkravene, kan der ofte ses en oliefilm på havet. Som følge af den synlige oliefilm får driftspersonalet en del henvendelser fra andet personale ombord samt helikoptere og miljøfly, der operer i området, foruden driftspersonalets egne 9

10 observationer på deres runderinger. Disse henvendelser kan er resursekrævende for driftspersonalet, idet de respektive driftsparametre og miljøtal kan være optimale i tiden op til en henvendelse modtages. Som følge af at driftsparametrene er optimale og der ikke er flere justeringsmuligheder, er det tilsyneladende en teknisk løsning der skal til for at afhjælpe problemstillingen. Denne rapport tager udgangspunkt i ovenfor skitserede problemstilling, hvor der ses på mulige løsninger. Umiddelbart er der dog minimal økonomisk gevinst ved at reducere den synlige oliefilm, og gevinsten her skal ses som en positiv omtale og miljøforbedrende tiltag. Det vil være muligt at måle den miljømæssige gevinst, såfremt det er muligt, at bestemme mængden af olie der fjernes fra PDW, udover det der renses med nuværende anlæg. 10

11 1.1Problemformulering Med udgangspunkt i de ovenfor anførte overvejelser er følgende problemstillinger opstået, der bliver styrende for projektrapporten: Hvordan kan den synlige oliefilm, fra produktionsvandudledningen på Tyra Øst F-platform, fjernes eller minimeres? Hvilke muligheder er der for, at opnå bedre udledningstal, såfremt den synlige oliefilm minimeres? 1.2 Metode For at komme frem til konklusion, anvendes hypotetisk-deduktiv metode. Derved bruges både empirisk viden og logik som værktøjer, for besvarelse af de i problemformuleringen stillede spørgsmål. Dele af rapporten behandles på beskrivende form, med det formål, at give læseren et indblik i baggrunden for problemstillingen. Endvidere analyseres og bruges faktiske data og informationer, hvor det finder anvendelse i rapporten. Interviews med fagpersoner behandles kildekritisk i forhold til den enkeltes eventuelle subjektive holdninger og udsagn. Fremsatte og anvendte teorier understøttes af relevant litteratur, som har været udbudt og anvist af Århus Maskinmesterskole igennem Maskinmesteruddannelsens fjerundervisningsforløb, samt vejledning fra underviser ved Århus Maskinmesterskole. 1.3 Afgrænsning Rapporten afgrænses til at omhandle Tyra Øst F-platform PDW behandling. Dermed ikke sagt, at fremsatte løsningsforslag, ikke kan finde anvendelse i lignende processer. I denne rapport er brugen af produktionskemikalier, som eventuelt kunne virke afhjælpende på den synlige oliefilm, fravalgt. Baggrunden herfor er, at det ikke har været muligt at foretage en vurdering af produktionskemikalier med denne egenskab, da disse ikke har været tilgængelige til afprøvning. Desuden er det ikke muligt, i forbindelse med udarbejdelse af denne rapport, at foretage en saglig vurdering, af hvorvidt et produktionskemikalie opløser den i PDW uopløste olie eller blot skjuler synligheden af den uopløste olie, inden PDW ledes på havet. De løsningsforslag som behandles i rapporten, skal ikke ses som værende de eneste muligheder for forbedringer på området. Der findes metoder for løsning af problemstillingen, som ikke umiddelbart finder anvendelse, som følge af fysisk størrelse eller vægt. 11

12 Der bliver ikke taget hensyn til andre projekter, som evt. kan medføre anden anvendelse af Tyra Øst platformens udledte PDW, f.eks. re-injektion af PDW. 12

13 2 Vandbehandling på EFA 2.1 Separation På Tyra Øst F, herefter EFA 1, er der modtage- og separationsfaciliteter for produktionen fra de satellitplatforme, der opereres fra Tyra Øst, samt olie/kondensatproduktion fra Harald feltet, se bilag 4 for kort over DUC felterne i Nordsøen. Der er tale om tre-faset medie, bestående af gas, olie og PDW, dog primært olie og PDW, da den største del af gassen fra satellitterne ledes ad andre veje til gasbehandling. Det tre-fasede medie strømmer via rørledninger til såkaldte liquid slug catchere, herefter LSC, hvilket er to vandretliggende separatorer i serie. Som navnet siger, har LSC til formål at bremse bølgevirkning fra de respektive indstrømmende rørledninger, i at forplantes til og forstyrre den efterfølgende proces. Desuden separeres gas, olie og PDW, hvor PDW, som tidligere nævnt, behandles på EFA og ledes overbord. PDW ledes til to parallelle hydrocyclon anlæg, som udover at have ens virkemåde og princip, er af forskellige fabrikater. Figur 1, Principskitse for EFA separatorer og vandbehandling [egen tegning] Under normal drift tages kun vand ud af LSC 2, men det er muligt at tage vand ud af LSC 1 og hhv. lede til vandbehandlingsanlæg 2 eller begge. Årsagen til at der kun udtages vand fra LSC 2 er ifølge driftspersonalet operationel, og vurderes ikke at have indflydelse på den problemstilling, der behandles i denne rapport. Når der ledes vand fra LSC 1 til vandbehandling, har det vist en tendens til, at vandet medtager større mængde bundfald fra separatoren. Den mængde bundfald medfører hurtigere tilstopning af hydrocycloner og dermed hyppigere rensning, som foregår ved at driftspersonalet afspærrer og åbner én 1 EFA står for East Fox Alpha. Sammenhængen er bogstavs opdeling af et kompleks' forskellige platforme. 13

14 hydrocyclon ad gangen. Tilsmudsning af hydrocycloner medfører også forringet effektivitet for rensning af PDW for olierester. Desuden er det også muligt via rørforbindelser, at lede PDW fra LSC 1 til centrifugeseparatorer på A-platformen, som i den daglige drift behandler den øvrige del af PDW. Vandafgangen fra LSC 1 er ikke vist på fig. 1, da der som førnævnt, normalt ikke tages PDW ud af LSC 1. For at fremme separationen i LSC1 og LSC2 er der installeret varmevekslere, én mellem inlet-manifold og LSC1 og to parallelle mellem LSC1 og LSC2. Disse er ikke vist på fig. 1. Formålet med varmevekslerne er bl.a. at fremme separationen af gas, olie og PDW, idet separationsprincippet er vægtfyldeforskel og standtid. Opvarmningen fremmer separationen af olie og PDW som følge af: hvor: [2 kap 9.4] ρ t er vægtfylde [kg/m³] ved standard tilstand 1013 mbar og 15 C α er mediernes udvidelseskoefficient. Derudover mindskes de overfladespændinger der hersker i emulsionslaget, hvor olie og PDW er blandet sammen ved opvarmning af medierne. Dog gælder det for gassen, at vægtfylden afhænger af trykket og skal beregnes vha. idealgasligningen, og omregnes til normaltilstand. [3 kap. 2 og kap. 4] 14

15 2.2 Behandling af PDW Som tidligere nævnt er der to parallelle anlæg for behandling af PDW. Anlæggene består af hhv. 4 og 3 hydrocycloner med hver sin de-gasser. Anlæggene benævnes herefter hhv. F1 og F2, hvilket også er termer der bruges af driftspersonalet. Figur 2, Hydrocyclon og de-gasser [egen tegning] Fig. 2 viser principskitse for vandbehandlingsanlæggene, vist med én hydrocyclon. Antallet af hydrocycloner der er i drift ad gangen, bestemmes af vandniveauet i LSC2 og differencetrykket over hydrocyclonerne. Reguleringsventiler for vandniveauet i LSC er placeret mellem hydrocycloner og de-gasser, hvorfor dennes åbningsgrad har stor indflydelse på differencetrykket over hydrocyclonerne. Betydningen af differencetrykket over hydrocyclonerne behandles senere. 15

16 2.3 Hydrocycloner En hydrocyclon består af en beholder med studse for tilslutning af tilført PDW, afgang for renset PDW og afgang for olie, se også fig. 3. Inde i hydrocyclonen er der arrangeret en række stave, også kaldt linere. Desuden er der studse for dræn, således at hydrocyclonen kan tømmes for væske, når den skal tages ud af drift for vedligeholdelse. Antallet af linere i hydrocycloner kan variere afhængigt af fabrikat, design og kapacitet. Ifølge driftspersonalet bunddrænes hydrocyclonerne jævnligt når disse er i drift, med det formål at forhindre driftsforstyrrelse, som følge af opdæmmet slam og faste stoffer. Virkning af den jævnlige bunddræning er dog ikke dokumenteret, hvorfor den ikke kan eftervises her. Figur 3, Illustration af hydrocyclon [4] Linerne i hydrocyclonen er statiske og det er PDW dynamiske trykenergi og linerens udformning, der sætter PDW i rotation. Lineren har en konisk udformning som gør, at gennemstrømningshastigheden gradvist stiger efterhånden som PDW finder vej igennem lineren. Dette kan illustreres ved Bernoullis ligning på energiform, hvor det også ses, at differencetrykket over lineren spiller en vigtig rolle. [2 kap 6.3] Som det kan ses af ligningen, vil gennemstrømningshastigheden stige ved større differencetryk over lineren. Ved for lavt differencetryk er det ikke muligt at opnå tilstrækkelig rotationshastighed på PDW, hvilket fører til, at olie og PDW ikke separer, men blot strømmer mod afgangen for renset PDW. Et for stort differencetryk over lineren kan imidlertid også give anledning til driftsforstyrrelser, idet hvirvelstrømmen trækkes for langt 16

17 ud mod lineres afgang for renset PDW, hvorved der opstår risiko for at trække olie med den vej ud. Med baggrund i dette har fabrikanten også anvist et driftsområde for differencetrykket, for at sikre optimal rensning af PDW. For at sikre, at rotationen påbegyndes, ledes PDW tangentielt ind i lineren, hvorved der opstår en roterende hvirvelstrøm. PDW søger som følge af centripetalkraften mod linerens ydervæg. De oliedråber der udskilles ved rotationen og mediernes vægtfyldeforskel, samles i centrum af hvirvelstrømmen og presses ud mod olieafgangen. Det rensede PDW fortsætter igennem lineren mod afgang. Se også fig. 4, der viser en liner med gennemstrømningsmønster for PDW og olie. Figur 4, Illustrerer virkemåde for en liner [5] Det kan ses af det ovenfor beskrevne, at en hydrocyclon minder en del om en centrifugeseparator i virkemåden. Den største forskel er, at hydrocyclonen har ingen bevægelige mekaniske dele, og er simpel i konstruktion, set i forhold til centrifugeseparatoren. Derudover er der, for hydrocycloner, ikke behov for forskellige hjælpesystemer, som er tilfældet ved brug af centrifugeseparatorer til samme formål. Der kan bl.a. nævnes hjælpesystemer, som kølevandssystemer, smøreoliesystemer, CIP 2 anlæg og operationsvand. Ifølge driftspersonalets udsagn har hydrocyclonerne væsentlig mindre vedligeholdelsesbehov, set i forhold til centrifugeseparatorer. Dette beror på at en hydrocyclon, kan afspærres, åbnes, få skiftet/renset linere og sættes i drift i løbet af ca. 6-8 mandetimer, hvorimod en lignende operation for en centrifugeseparator, kan kræve op til 40 mandetimer. Den store forskel skal ses som følge af hydrocyclonernes relativt simple konstruktion. Desuden slides de mekanisk bevægelige dele i centrifugeseparatoren under daglig drift. 2 CIP er forkortelse af: Cleaning In Place [ 17

18 Til trods for, at der er en række driftsmæssige fordele ved brug af hydrocycloner, er der også ulemper. Her kan nævnes, at hydrocycloner bygget til det formål at fjerne olie fra PDW, er mere sårbare overfor faste partikler end centrifugeseparatoren. Den sårbarhed overfor faste partikler er ret indlysende, når det ses, at lysningen i linerens olieafgang er Ø 2,5 mm, fundet ved måling, hvilket sætter en begrænsning i forhold til størrelsen, af fastepartikler der kan ledes igennem. Desuden kan der opstå problemer med udfældning af paraffiner, hvis en tilsmudset hydrocyclon står stille i en periode. Paraffiner er naturligt forekommende i olien og disse skifter fase fra flydende til fast form ved faldende medie temperatur. Hydrocyclonernes effektivitet er også betinget af relativt stabilt differencetryk over linerne, hvilket, som før nævnt, er under indflydelse af niveauet i LSC. 18

19 2.4 De-gasser Efter at PDW er renset i hydrocyclonerne, ledes det videre til de-gasser, som er en separator med det formål, at separere de allersidste olierester fra PDW, inden det ledes overbord. Separationen foregår vha. Stokes lov om settling ved vægtfyldeforskel og standtid. Standtid og PDW gennemstrømningshastighed behandles senere. Inde i de-gasseren er der en skilleplade, såkaldt wier-plade, som deler separatorens rum i to dele. På den ene side er renset PDW, på den anden side er olie der skimmes af over wier-pladen, samt det olie som udskilles i hydrocyclonerne. Den olie der skimmes af fra vandsiden, over wier-pladen, er den del som ikke udskilles i hydrocyclonerne. Dette er en relativt lille rest, set i forhold til olieindholdet i PDW, som ledes til hydrocyclonerne. Desuden er der tale om oliedråber med en lille partikelstørrelse og høj blandbarhed med PDW, dvs. en vægtfylde der grænser til PDW vægtfylde. Olien ledes tilbage til LSC inlet manifold vha. to 100 % pumper, se også fig. 2 (pumper er dog ikke vist). 2.5 Overbordledning Den nuværende overbordledning for PDW på EFA er et 10 rør, forbundet til de-gassernes vandafgange. Overbordrøret går lodret ned fra platformens dæk, til under havoverfladen, hvor det afsluttes i ca. -3m dybde. For at forhindre overbordrøret i at kollapse som følge af væskestrømmens acceleration og strømningshastighed, er der installeret vacuumbrydere inden overbordrøret går igennem dækket på platformen. Dette kan sammenlignes med en ejektor, hvor trykenergi omsættes til hastighedsenergi jf. Bernoullis ligning. Systemet betragtes teoretisk som en konstant strømningsproces bestående af inkompressibelt og friktionsfrit fluid [3 kap. 4.3] Figur 5, Foto af overbordledning for produktionsvand på EFA [eget foto] 19

20 3 Myndighedskrav Det er tidligere nævnt i rapporten, at Maersk Oil overholder gældende miljømyndighedskrav, ved udledning af PDW til havet. Overordnet set er de virksomheder der indvinder olie og naturgas fra undergrunden, underlagt OSPAR konventionens fælleskrav, OSPAR behandles senere. Udover OSPAR konventionen er Miljøstyrelsen den tilsynsførende myndighed i den danske del af OSPAR områderne, i forhold til indvinding af olie og gas fra offshore installationer. Der kan forekomme afvigelser imellem OSPAR konventionens bestemmelser og Miljøstyrelsens regler og love, dog således, at OSPAR bestemmelserne er svarende til minimumskrav, hvor Miljøstyrelsen kan stille skarpere krav til de respektive danske operatører [6]. 3.1 OSPAR OSPAR er en forkortelse af Oslo-Paris kommissionen, som er en sammenslutning mellem de lande der grænser op til den nordøstlige del af Atlanterhavet og Østersøen. Formålet med organisationen er, at beskytte havmiljøet mod menneskeskabt forurening, og fremsætte fælles bestemmelser i enighed mellem medlemslandene. I 1972 blev Oslo konventionen oprettet med det formål, at forebygge dumping af affald til søs. Paris konventionen blev oprettet i 1974 med det formål, at forebygge forurening fra land-baseret industri og offshore industri [7]. I 1992 blev Oslo og Paris konventionerne lagt sammen til den nuværende OSPAR konvention, med ikrafttræden fra Figur 6, Kort over havområder under OSPAR kommissionen [7] Kommissionens arbejde er inddelt i en række specifikke arbejdsområder, eller appendiks, hvor appendiks III dækker forebyggelse og standsning af forurening fra offshore aktiviteter [8]. Set i forhold til OSPAR kommissionens fremadrettede målsætninger, er det i høj grad nødvendigt, for en offshore virksomhed, som Maersk Oil, at fortsat arbejde med bl.a. rensning af PDW. Se bilag 1, som er uddrag af OSPAR kommissionens 2020 målsætning. 3.2 Miljøstyrelsen Miljøstyrelsen er den danske myndighed, som bl.a. forvalter de nationale miljøbestemmelser i forbindelse med indvinding af olie og naturgas, på den danske kontinentalsokkel. De nationale miljøbestemmelser er udstukket i overensstemmelse med internationale bestemmelser, som f.eks. er vedtaget af OSPAR kommissionen. 20

21 De Danske olie og naturgas operatører har i samarbejde med Miljøstyrelsen udarbejdet en offshore handlingsplan, som bl.a. beskriver fremadrettede målsætninger for, hvordan de respektive miljøbestemmelser opnås og efterleves. Desuden sørger Miljøstyrelsen for udarbejdelse af statusrapporter, som omhandler handlingsplanernes effekt. Disse rapporter fremsender miljøministeren til respektive udvalg i Folketinget [9]. 21

22 4 Driftsanalyse I den daglige drift søges anlæggene F1 og F2 belastet ligeligt. Dette gøres med det formål at opnå bedst mulig kvalitet af det PDW, der ledes overbord. Desuden er forskellen på olieindholdet i det udledte PDW relativt lille, dog generelt en anelse højere på F1 end F2. Denne forskel vurderes at skyldes bl.a. det faktum, at anlæggene er af forskelligt fabrikat. Desuden er F2 nyere end F1. Her tænkes på muligheden for, at F2 kan være bedre udviklet og konstrueret end F1. Med baggrund i dette vælges det her, at foretage en række målinger og beregninger med udgangspunkt i F1. Dette valgt begrundes endvidere i, at der forefindes detaljeret tegning over de-gasser F1. 4.1Data Formålet med resultaterne er, at anvende disse ved beregninger, hvor dette er muligt og aktuelt. På den måde kan løsningsforslagene vurderes efter forholdene på EFA PDW Vægtfyldebestemmelse For at bestemme PDW vægtfylde er der taget tre prøver á to gange. Det er klart, at jo flere prøver der analyseres, des større validering opnås. Her bruges dog et begrænset antal som følge af den tid der er til rådighed ved udarbejdelse af rapporten, og antallet vurderes at repræsentere gennemsnitsværdier, med baggrund i driftspersonalets udsagn om, at prøverne er taget ved gennemsnitlig og relativ stabil drift. Dato kl ρ Temp. Bemærkninger [tt:mm] [kg/m³] [ C] : N/A Temperatur blev ikke målt ved densitetsmåling : N/A Temperatur blev ikke målt ved densitetsmåling : N/A Temperatur blev ikke målt ved densitetsmåling : Temperatur målt aflæst på aræometer : Temperaturstigning skyldes måleglassets : opvarmning ved gentagen brug. Gennemsnitsværdi 1021,3 N/A N/A Sidste prøve kølet ned til 15 for standard tilstand som reference Tabel 1, Måleresultater for PDW vægtfylde [egne målinger] Vægtfylden er bestemt vha. et aræometer i området 0,960-1,2 15 C. De første tre målinger er foretaget i laboratoriet, hvortil tre 500 ml prøveglas blev leveret. Måleresultaterne er aflæst noget tid efter prøvetagning, hvilket har resulteret i afkøling af prøverne. Omgivelsestemperaturen i laboratoriet er ca. 22 C. De sidste tre målinger er foretaget lokalt ved de-gasser F1, hvor PDW har stået i måleglas indtil udskiftning. Ovenstående parametre har haft en vis indflydelse på måleresultaterne, hvilket indgår i vurderingen af resultaterne. Denne vurdering beror på sammenligning med havvands egenskaber se fig. 7, og saltindholdsanalyse af PDW fra de respektive felter (se bilag 9) 22

23 Figur 7, Viser vægtfylde for havvand ved forskellig temperatur og saltindhold [10 s. 3] Felt Saltkoncentration [g/l] Mængde prod.vand 2011 [m³] Se fig. 8 % af total Tyra SE ,12 Svend ,48 Valdemar ,69 Roar ,71 Havvand 36 (reference) Total 40,20(% vægtet) Tabel 2, Saltindhold i PDW og vægtet gennemsnit Som det fremgår af tabel 2 er den vægtede saltkoncentration i PDW ca. 40 g/l, og på fig. 7 ses, at havvand ved 40 C og saltkoncentration på 40 g/l, har vægtfylde på 1022,1 kg/m³. Sammenligningen af PDW og havvand styrkes yderligere ved, at der er sammenhæng mellem vægtfylden og bl.a. saltindholdet [11]. 23

24 4.2 Driftspersonalets og egne observationer Som nævnt indledningsvis er der en del observationer vedrørende synlig oliefilm på havoverfladen. Dette til trods for, at separationsprocessen opereres optimalt og de målinger der laves af PDW olieindhold overholder gældende myndighedskrav (se bilag 2). Dato kl [tt:mm] LSC2 [ppm] afg. Hydrocyclon [ppm] Afg. De-gasser [ppm] :55 44,3 12,4 6, :10 53,3 16,6 11, :24 51,2 15,3 10, :40 45,5 10,5 8, :50 27,8 9,8 8, :05 24,4 8,2 6,6 Tabel 3, Olieindhold i PDW igennem behandlingsanlægget F1 [Egne målinger] Målingerne i tabel 3 er foretaget med et håndholdt måleinstrument (se bilag 3), som udelukkende bruges til vejledning for driftspersonalet, når f.eks. hydrocyclonernes effektivitet eller grad af tilsmudsning ønskes klarlagt. Instrumentet, også kaldt quick-tester, viser resultater af målinger i ppm, hvorimod de daglige laboratoriemålinger, som bruges til bl.a. myndighedsrapportering og on-line målere installeret ved de-gassernes afgange, viser resultater i mg/l. Quick-tester resultaterne kan udelukkende bruges som vejledning, idet quick-testeren kan være kalibreret til at måle PDW med anden sammensætning end det PDW, som udledes på EFA. Quick-testeren kan også anvendes til vejledende målinger ved A-platformens udledningspunkt og centrifugeseparatorer. On-line målerne bruges udelukkende af driftspersonalet, til overvågning, således at det er muligt at reagere i tilfælde af eventuelle procesforstyrrelser og dermed begrænse risikoen for utilsigtede oliespild på havet. Oliefilmens synlighed er strøm- og vejrafhængig. Synligheden er således størst når havoverfladen er mest rolig. Dette skyldes, at strøm og bølger bryder oliefilmen i nogle mindre plamager, hvorfor synligheden formindskes, når havoverfladen er mere urolig. Dermed skal det ikke forstås sådan, at olieindholdet i PDW forsvinder ved ovennævnte vejrforhold. For at anskueliggøre mængden af olie der udledes til havet med PDW, tages udgangspunkt i energistyrelsens årsrapport for den samlede mængde PDW udledt fra EFA, se fig. 8. De markerede mængder lægges sammen og udtrykker den samlede udledte mængde PDW i Resultatet er dog forudsat, at Harald og Lulita, i perioden, ikke har eksporteret vand til behandling på EFA, se bilag 4. 24

25 Figur 8, Viser del af energistyrelsens årsrapport fra 2011 [12 s. 60] Som det fremgår af de mængder markeret med gul på fig. 8, er den samlede udledte mængde PDW fra EFA m³ i I samme periode har Maersk Oil oplyst i en miljøstatusrapport, at den gennemsnitlige udledning af olie med PDW for hele Nordsøen var 6,2 mg/l [13 s. 21]. Dette svarer til at der i 2011 er udledt 14,2 t olie fra EFA. 39 kg/d virker umiddelbart ikke som en stor mængde, set i forhold til den mængde PDW, der udledes fra EFA pr. døgn. Dog kan den udledte mængde olie på daglig basis sættes i perspektiv, ved at anslå den årlige udledte mængde og tabt indtjening. hvor: ρ gns gennemsnitsvægtfylde for Nordsøolie [12 s. 67] bbl = 1 tønde råolie svarende til 159L [14] US$/bbl = pris for én tønde Brent råolie ( ) [15] DKK/US$ vekselkurs mellem DKK og US$ ( ) [16] 25

26 I ovenstående regnestykke er taget udgangspunkt i en gennemsnitlig vægtfylde for Nordsøolie, selvom den restolie der udledes med PDW, har en højere vægtfylde, se afsnit Brugen af gennemsnitsværdien kan anvendes når det ses, at den samlede olieksport fra Tyra Øst i 2011, var m³ [12 s.58] (Olieproduktion for Tyra, Valdemar, Roar, Harald, Lulita, Svend og Tyra Sydøst (SE) lægges sammen). Den lille andel vurderes ikke, at have indflydelse på den eksporterede olies vægtfylde. Som nævnt indledningsvis er det ikke den tabte indtjening, der vil være den drivende kraft, i forhold til at udbedre de nuværende driftsforhold. Det er ret indlysende, at selv ved 0 mg/l olieudledning, kan den beregnede indtjening ikke modsvare anlægsomkostninger og interne krav om tilbagebetalingstid. Med udgangspunkt i ovenstående beregning må den drivende kraft i forhold til investeringer, der kan medføre forbedret kvalitet af det udledte PDW, være: Aktiv indsats for at forbedre og beskytte havmiljøet rundt om platformen Positiv offentlig omtale Bedre udnyttelse af driftspersonalets resurser 26

27 4.2.1 De-gasser F1 drift Separationen mellem PDW og restolie heri foregår vha. tyngdekraftsseparation og udnyttelsen af PDW og oliepartiklernes vægtfyldeforskelle. Som følge af, at oliepartiklerne har lavere vægtfylde end PDW, vil disse søge op til overfladen. Denne separation er dog under indflydelse af strømningsforholdende i de-gasseren og PDW indløb til de-gasseren. Desuden har volumenstrømmen igennem degasseren og overflade arealet også stor betydning for separationen. Se fig. 9 hvor omvendt proportionalitet mellem volumenstrøm (Q) og separationseffekt i % samt proportionalitet mellem areal (A) og separationseffekt i % er vist. Derudover har oliepartiklernes sedimenteringshastighed også en væsentlig indflydelse på separationseffektiviteten, hvor sedimenteringshastigheden sammenlignes med PDW gennemstrømningshastighed i degasseren. Sedimenteringshastigheden er givet ved Stokes lov: Figur 9 Viser betydning af volumenstrøm og areal for separationseffektivitet [17] [18 s. 236] hvor: v g er sedimenteringshastigheden [m/s] d er oliepartiklernes diameter [m] ρ olie er oliepartiklernes vægtfylde [kg/m³] ρ pv er PDW vægtfylde [kg/m³] η er PDW dynamiske viskositet [kg/m*s] g er tyngdeaccelerationen [m/s 2 ] Det er indlysende, at PDW og oliepartiklerne skal have forskellig vægtfylde, for at sedimenteringen kan lade sig gøre. Med det for hånden værende udstyr, har det ikke været muligt at udskille så stor en mængde olie fra det udledte PDW, som er nødvendig for en repræsentativ bestemmelse af oliepartiklernes vægtfylde. 27

28 Som det fremgår af resultaterne i tabel 3 er forskellen mellem afgang hydrocycloner og afgang de-gasser ikke betragtelig. Det tyder på, at hydrocyclonerne fjerner de fleste oliepartikler, hvorimod der tilsyneladende sker minimal separation i de-gasseren. Det er i tiden efter installation af degasser F1 foretaget en række tiltag, der har til formål, at forbedre PDW kvalitet. Her kan nævnes omfattende optimering af niveaureguleringer for de fleste separatorer på Tyra Øst, herunder degasser F1. Denne optimering har bevirket, at væskestrømmene ud af de respektive separatorer kan holdes konstant indenfor rimelighedens grænser. Der forekommer forstyrrelser i forbindelse med modtagelse af rørledningsgrise, opstart efter nedlukninger og i visse tilfælde ved åbning og lukning af enkelte produktionsbrønde. Disse forstyrrelser Figur 10, Viser oliefilm på havet ved EFA udledning [eget foto taget ] er dog forbigående og af relativ kort varighed, typisk få timer. Yderligere optimering af niveaureguleringer kan derfor ikke anses for at kunne afhjælpe problemerne med den synlige oliefilm Gennemstrømningshastighed og sedimenteringshastighed i de-gasser F1 Der er indbygget en anordning i de-gasserens indløb, således at det tilførte PDW styres mod endevæggen, når dette kommer ind i de-gasseren. Desuden er der indsat ribbede plader, som har til formål at virke bølgedæmpende på væskestanden inde i de-gasseren (se bilag 5). Ved hjælp af disse mekaniske anordninger fremmes separationen, idet indløbet ikke skaber turbulente strømninger i hele de-gasserens længde og dermed opblander den separation, der allerede er sket. De-gasserens mål er vist på skitse i bilag 5. Relevante mål for beregning af de-gasserens volumen og areal sættes ind i nedenstående tabel, for overskuelighedens skyld. Beskrivelse Mål [m] Bemærkninger Længde 4,741 Målt fra wier-plade til endebund Diameter 1,450 Hele beholderens diameter Højde 1,100 Normal drifts niveau i forhold til wier-plade Areal og rumfang Mål i [m 2 ] og [m 3 ] Bemærkninger Nytte tværsnitsareal 1,34 Se udregning bilag 6 Nytte rumfang 6,36 Se udregning bilag 6 Tabel 4, Liste over relevante mål for de-gasser F1 28

29 Højden for det normale driftsniveau er valgt ud fra, at denne er udtryk for det setpunkt niveaureguleringen i de-gasseren styres efter. Der vil unægteligt være udsving i væskeniveauet under daglig drift, hvor det faktiske niveau vil variere i et område større eller mindre end de angivne 1,1 m, hvor den valgte højde skal ses som en middelværdi. Den restolie der ledes til havet sammen med PDW er sammensat af flere forskellige typer kulbrinter. En analyse fra 2011, se bilag 7 viser et uddrag fra rapport, viser at Maersk Oil har i 2011fremsendt en række prøver til Teknologisk institut i Århus for videre analyse som beskrevet i bilag 7. Dette sker én gang årligt, hvilket medfører, at resultater for 2012 endnu ikke er bearbejdet. Dog er det forfatterens vurdering, at 2011 tallene er repræsentative idet sammensætningen af de forskellige brønde, der har været i produktion både 2011 og 2012, er ifølge driftspersonalet ensartet. Gennemsnit [μg/l] % af gennemsnit Vægtfylde [kg/m³] BTEX 26431,25 70, [19] NPD 1060,33 2,84 PAH 17,08 0,05 Fenoler 9792,00 26, [20] total 37300,67 904,4 Tabel 5, Gennemsnit af analyseresultater se bilag 7 I tabel 5 vises gennemsnitlige resultater af analyserne vist i bilag 7. Desuden er der foretaget en procentuel vægtning af de respektive komponenter. Vægtfylden for de komponenter, der vægter mest er fundet. Det har ikke været muligt at finde vægtfylde for PAH'er og NPD'er. Dog vurderes det her, med baggrund i at hhv. PAH og NPD ikke vægter så stor en andel i restolien, som BTEX og Fenoler, at det er acceptabelt at her ses bort fra PAH og NPDernes vægtfylde. Det skal bemærkes, at den fundne vægtfyldeværdier for BTEX ikke er oplyst ved en given temperatur, og for Fenoler er temperaturen oplyst til 25 C, hvilket medfører en fejlkilde. Det er dog vurderet rimeligt at lægge de foreliggende oplysninger til grund, idet stoffernes volumenudvidelses koefficient er ukendt. Den samlede vægtfylde er beregnet ud fra et procentuelt vægtet gennemsnit for BTEX og Fenol ved: Et større studie foretaget i 2010, har bl.a. vist, at størrelsen af de oliepartikler der forlader hydrocyclonerne har diameter i området μm (se bilag 8). Her tages udgangspunkt i disse resultater, idet der ikke umiddelbart foreligger andet materiale, der viser dråbestørrelser for oilepartikler, samme sted i processen. Det vurderes endvidere, at resultaterne stadig er valide, når der ikke er foretaget konstruktionsmæssige ændringer af 29

30 hydrocyclonerne i den mellemliggende periode. I de følgende beregninger tages udgangspunkt i pratikelstørrelse på 10 μm. Baggrunden herfor er, at sedimenteringshastigheden falder med faldende partikelstørrelse, hvilket medfører højere krav til separationsudstyr eller mindre volumenstrøm, for at opnå optimal separation. For at bruge aktuelle volumenstrømme, udledt fra de-gasser F1 er der optaget 2x2 dages kurve (se bilag 10). SCADA 3 systemets kurve logger har en funktion, hvor gennemsnitsværdi af kurven er vist, hvilket ligger til grund for videre udregninger. Det ses på kurvene, at volumenstrømmen gennemsnitligt har været hhv. 157,8 m³/h og 158,7 m³/h, hvor der her tages udgangspunkt i middelværdien 158,25 m³/h. Denne værdi er dog noget under de-gasserens dimensionerede volumenstrøm på 248 m³/h (se tabel 6 afsnit 5). PDW opholdstid i de-gasseren kan findes ved: Og gennemstrømningshastigheden findes ved: [2 kap. 6.2] For at beregne sedimenteringshastigheden, skal PDW dynamiske viskositet bestemmes. Dette gøres ud fra fysiske egenskaber for havvand, se også afsnit for begrundelse herfor. Figur 11, Liste over dynamisk viskositet for havvand ved forskellig temperatur og saltindhold [10 s. 11] Da PDW normalt har driftstemperatur på ca. 40 C i de-gasseren og saltindholdet er i vist at være 40 g/l, findes den dynamiske viskositet i fig. 11 til (Bemærk en fejl på fig. 11 hvor enheden er oplyst at være ganget med 10 3 ) 3 SCADA er forkortelse af: Supervisory Control And Data Acquisition [ 30

31 Sedimenteringshastigheden beregnes ud fra de værdier, der er fundet tidligere i rapporten. For overskuelighedens skyld listes de valgte data i nedenstående tabel. Data Værdi Enhed Reference Symbol Vægtfylde PDW 1021,3 Kg/m³ Se afsnit tabel 1 ρ v Vægtfylde restolie 904,4 Kg/m³ Se afsnit tabel 5 ρ o Partikelstørrelse diameter 10 μm Se afsnit d Dynamisk viskositet 0,716*10-3 Kg/m*s Se afsnit fig. 11 η Tyngdeacceleration 9,82 m/s 2 [2 kap. 1.3] g Tabel 6, Liste over værdier til udregning af sedimenteringshastighed Sedimenteringshastigheden beregnes vha. Stokes lov: [18 s. 236] Resultatet er en negativ værdi, hvilket udtrykker, at der er tale om opdrift af de partikler, der skal separeres fra PDW [18 s. 236]. Ved den beregnede sedimenteringshastighed og opholdstid i de-gasseren, er det teoretisk muligt at forudsige, hvor langt fra overfladen i de-gasseren en given oliepartikel, kan befinde sig ved indløb og nå overfladen inden PDW når de-gasserens udløb. Ovenstående viser, at oliepartiklerne skal, allerede ved indløb i de-gasseren, befinde sig i overfladen. Det er ikke umiddelbart muligt at konstruere en model for, hvordan separationen forløber. Men som det fremgår af tegninger vist i bilag 5, kan det ses, at indløbsstrømmen til de-gasseren er fysisk placeret omkring midten af beholderens diameter. Det er klart, at oliepartikler med større diameter og samme vægtfylde vil kunne nå at stige til overfladen fra en større afstand til overfladen. 31

32 Sedimenteringshastighed [μm/s] 25 Sedimenteringshastighed som funktion af partikelstørrelse Sedimenteringshastighed Partikeldiameter [μm] Figur 12, Illustrerer grafisk sedimenteringshastighed som funktion af partikelstørrelse På fig. 12 er sedimenteringshastigheden grafisk illustreret, ved partikelstørrelser fra 1μm til 15μm i diameter. Dermed understøttes valget af partikelstørrelse, brugt ved beregninger ovenfor, idet sedimenteringshastigheden stiger med større partikler. Grafen er vist med positive fortegn, da det negative fortegn udelukkende udtrykker, hvorvidt der er tale om separation ved opstigning af de partikler der skal separeres fra. Som følge af, at det kun er partikelstørrelsen der varierer, har grafen den viste parabelform, da der regnes med d 2. Øvrige parametre er de samme som brugt i beregning ovenfor. Den nødvendige opholdstid i de-gasseren, for at separere oliepartikler med diameter på 10μm, ved sedimentering vil være: Hvilket svarer til at de-gasserens nødvendige rumfang skal være: hvilket svarer til, at de-gasseren skal være, gange større end det nuværende, hvilket er urealistisk mål, at opnå. Muligheden for en fysisk udvidelse af degasseren i nødvendigt omfang er begrænset af den plads der er til rådighed på stedet. Desuden vil en forøgelse af vægten i det nødvendige omfang ikke være en realistisk mulighed. Disse parametre er også medvirkende til, at Maersk Oil søger alternative løsninger, som kan bidrage til forbedringer af den udledte PDW kvalitet. Ovenstående betragtninger er gjort i forhold til de i afsnittet behandlede volumenstrømme og partikelstørrelser, og har til formål at belyse de fysiske problematikker, Maersk Oil og driftspersonalet på Tyra Øst står overfor. 32

33 5 Forslag til forbedringer I dette afsnit behandles mulige tekniske løsningsforslag, for at afhjælpe projektrapportens problemstilling. Det er ikke meningen, at de behandlede løsningsforslag skal erstatte de i forvejen installerede anlæg, men skal ses som en sekundær behandling af det producerede vand. En af udfordringerne ved at finde en teknisk løsning, for at minimere den synlige oliefilm, er den fysiske plads, som er til rådighed for installation af nyt udstyr. Desuden spiller vægten af nyt udstyr også en rolle, da en ændring af platformens samlede vægt ændrer strukturens kraftpåvirkninger. Dette medfører, at det f.eks. ikke umiddelbart er muligt blot at installere en tilstrækkelig stor tank, som tillader den fornødne opholdstid, så de mindste partikler separeres fra PDW. Ved dimensionering af kapacitet for sekundære behandlingsmetoder tages udgangspunkt i den nuværende anlægskapacitet. Dermed sikres, at de fremsatte løsningsforslag ikke bliver en flaskehals for produktionen, og dermed medfører, at der kan opstå situationer, hvor der ikke kan produceres maksimalt brøndpotentiale. Nedenstående tabel viser oversigt over dimensionerede volumenstrømme for hhv. hydrocycloner og de-gassere, hvilket er oplyst i P&ID for systemerne. For hydrocyclonerne er det samlet kapacitet der vises, for hhv. F1 og F2. Udstyr q API [BWD] q SI [m³/h] Hydrocycloner F1 4 á De-gasser F Hydrocycloner F2 3 á De-gasser F ΣDe-gasser kapacitet ΣHydrocyclon kapacitet Tabel 7, Oversigt over kapacitet for hydrocycloner og de-gasser [fremgår af P&ID på Tyra Øst] Volumenstrømmen q API 4 er udtryk for antal tønder pr. dag, hvor én tønde kan indeholde 159L [14]. Konvertering til m³/h er foretaget ved: I det følgende tages udgangspunkt i volumenstrømmen for de-gasser F1 og F2, dette gøres ud fra følgende betragtninger: De-gasser F1 har mindre kapacitet end de tilhørende hydrocycloner, men som følge af fysisk plads, hvor denne er installeret, er det ikke umiddelbart muligt, at skifte denne ud med en større, som svarer til hydrocyclonernes kapacitet. 4 API er forkortelse for: American Petroleum Institute [ 33

34 De-gasser F2 har kapacitet til at håndtere én yderligere hydrocyclon af samme størrelse som de øvrige F2 hydrocycloner. Det er en realistisk mulighed, at indsætte en ekstra hydrocyclon her. 5.1 Dræn caisson En caisson, som bruges i offshore sammenhæng, kan kort beskrives som et rør, der går fra platformens dæk og ned til eller under havoverfladen. Typisk er caisson her åben i bunden således, at det er muligt at anvende disse til bortledninger af f.eks. PDW eller kølevand. Dræn caisson, der anvendes til bortledning af PDW, kan være udformet på forskellig vis. Her tænkes mest på caissonens indre opbygning, hvor de enkelte producenter har udviklet metoder for at højne effektiviteten af separation af oliepartikler og PDW. Valg af design vil derfor afhænge af parametre som, f.eks. oliepartiklernes størrelse, koncentration af restolie i det bortledte PDW og den samlede volumenstrøm der bortledes. Dette som følge af, at ovennævnte parametre har indflydelse på separationen af olie og PDW på vej ned igennem en caisson. I det følgende beskrives to udvalgte caisson typer, som kunne være en mulighed for løsning af den tidligere omtalte problemstilling. Der er stor interesse for problemstillingen internt i Maersk Oil, hvorfor der søges løsningsmuligheder. En caisson har været nævnt som en mulighed. For så vidt angår Tyra Øst, er installation af en caisson vurderet som en mulighed for at løse følgende to problemer på én gang: 1. Minimere synligheden af oliestriben ved udledning af PDW fra EFA 2. Erstatte den nuværende caisson for PDW behandling på A-platformen, da denne caisson er defekt (korroderet under havoverfladen) og skal udskiftes. Med den nuværende centrifugeseparator kapacitet på A-platformen og de-gassernes F1 og F2 s kapacitet vil den dimensionerende volumenstrømsbehov være ca. 643 m³/h (degassere 513 m³/h centrifugeseparatorer 130 m³/h). I denne rapport tages udgangspunkt i den samlede dimensionerede volumenstrøm ved den videre behandling af en dræn caisson. Fælles for de i det følgende behandlede caissoner er, at disse er åbne i bunden for at lede PDW ud i havet. Åbningen i bunden har typisk en mindre diameter end selve caissonen, for at sikre en afpasset gennemstrømningshastighed igennem caissonen. For at sikre en effektiv separation af PDW og restolien, er caissonen dimensioneret således, at PDW strømningsprofil er relativt laminar, ved Reynolds tal Re< 1000 og opholdstiden bør være i intervallet 5 30 min [21 s. 1 & 2]. 34

35 5.1.1 Skim pile caisson Skim pile caissonen er en relativt simpel konstruktion, set i forhold til dens opbygning. Skim pile er som udgangspunkt et stort rør med påsvejste plader, hvor PDW ledes ned igennem. De påsvejste plader, også nævnt baffle plader, har til formål at samle oliedråberne på undersiden, i læ fra det nedadstrømmende PDW. Derved får oliedråberne tid til at samles til større dråber, for til sidst, at stige op til olielaget som ligger øverst i caissonen. Oliedråbernes opstigning sker langs caissonens ydervæg i hertil lavet rørkanal. Caissonen skal dimensioneres således, at tilstrækkelig opholdstid opnås for en effektiv separation af olie fra PDW. Den nødvendige opholdstid er under indflydelse af oliens partikelstørrelse, vægtfyldeforskellen på olien og PDW samt gennemstrømningshastigheden og den dybde caissonen er nedsænket under havoverfladen. Figur 13, Principtegning for skim pile dræn caisson [21] Som udgangspunkt vil væskeniveauet i caissonen være i niveau med havoverfladen, såfremt den er fyldt med rent havvand eller PDW, se afsnit Dette forklares ved, at der i praksis er tale om to forbundne kar med havoverfladen på den ene side og væskestanden inde i caissonen på den anden side, hvor forbindelsen sker via caissonens udløb [2 kap. 5.7]. Den olie, der separeres fra PDW, vil som følge af, at den har lavere vægtfylde, hæve totalniveauet i caissonen [2 kap. 5.7]. Den fraseparerede olie pumpes tilbage til behandlingsfaciliteter på platformen. Hertil findes der forskelligt udstyr, som f.eks. dykpumper eller såkaldt blowcase, hvor olien blæses retur ved hjælp af en gasart [22 s. 12]. Valg af metode for returpumpning må vurderes ud fra et miljømæssigt synspunkt, med fokus på de enkelte typers miljøbelastning under normal drift. Ifølge én af de producenter, der leverer skim pile caisson, er disse designet til at håndtere oliepartikler, ved kontinuerlig gennemstrømning af PDW, med en størrelse der er 50 µm i diameter [21 s. 2]. Den nævnte partikelstørrelse er noget større end de 10 µm som nævnt i afsnit Hvis der udelukkende ses på skim pile caissonens effektivitet og den aktuelle partikelstørrelse, må løsningen anses for at være mindre egnet, når denne af producenter er dimensioneret til, at behandle oliedråber med partikelstørrelse 50 µm. 35

36 5.1.2 Flotation pile caisson Denne type caisson minder meget om den ovennævnte type i opbygning, se fig. 14. Dog er der en vigtig forskel i, at der kan tilføres gas, som bobler op igennem caissonen i modstrøm til PDW. Når en gas bobler op igennem PDW fanges nogle af oliedråberne af de tilførte gasbobler. Dermed mindskes oliedråbernes vægtfylde og opstigningen foregår følgeligt hurtigere. En del af oliedråberne støder ind i gasboblerne uden egentlig at blive fanget af disse, men sammenstødet får oliedråberne til at støde ind i andre oliedråber i nærheden, hvorved der dannes en større dråbe, som ved en større partikeldiameter får det lettere ved at stige op [23 s. 5]. Denne type caisson er designet til, at fjerne oliepartikler med 20 µm diameter [22 s. 11]. Den gas der bruges som opdriftsfremmende medie kan være naturgas, som allerede er at finde på platformen, da dette er et af platformens hovedprodukter. Alternativt er det muligt at bruge en inaktiv gas som f.eks. nitrogen. Ulempen ved brug af Figur 14, Principtegning for flotation pile caisson [22 s.11] nitrogen vil dog være, at denne fremstilles inde på land og skal transporteres med skibe ud til platformen. Den samlede miljøbelastning for brugen af nitrogen, kan således risikere at overstige den miljøbelastning, som naturgasforbruget vil medføre. Den forbrugte naturgas bliver til miljøbelastning, såfremt denne ikke kan ledes tilbage til processen, og i stedet ledes til flare tårn for afbrænding. Det er ikke muligt at bruge trykluft, som opdriftsmedie. En caisson vil blive betragtet som kulbrintebærende system hvilket medfører, at denne er forbundet til flare systemet for trykaflastning, eller for at holde gas trykket på et absolut minimum. Atmosfærisk luft i flare systemet er uønsket, da der herved kan opstå risiko for en blanding af atmosfærisk luft og kulbrinter, som kan være eksplosive. Desuden er det ifølge Lars Hvejsel og Steffen Fredberg fra Chemistry & Environment, set kraftige korrosioner på caissoner, installeret på andre platforme, når atmosfærisk luft kommer i forbindelse med PDW Vurdering af caisson løsning For at en skim pile caisson skal leve op til design parametre, er opholdstiden og strømningsprofilen for PDW igennem caissonen en vigtig faktor. Ifølge to af producenterne på dette marked, skal opholdstiden være i intervallet 5 30 minutter, og strømningsprofilen skal være laminar, som før nævnt Re < 1000 [21 s. 1 & 2] [24 s. 3]. I forhold til opholdstiden vil den vanddybde, som caissonen installeres i, have stor indflydelse på caissonens diameter som følge af: 36

37 Vanddybden ved Tyra feltet er i området 37-40m [25 Tyra feltet]. Det vurderes her, at det er realistisk at installere en caisson ned til ca. 30 m dybde, baseret på de erfaringer der er gjort med lignende installation på Dan feltet, hvor caissonen er installeret i 26 meters dybde under havoverfladen (se bilag 11). De følgende beregninger tager udgangspunkt i den samlede dimensionerede volumenstrøm for Tyra Øst PDW på 643 m³/h, se afsnit 5.1 og minimum opholdstid på 5 minutter. Herved sikres, at caissonen kan håndtere den fulde dimensionerede volumenstrøm og ved lavere overbordudledning, vil opholdstiden i caissonen blive længere, hvilket er en fordel i forhold til separationen. For at opfylde de ovenstående betingelser skal caissonens rumfang være: Såfremt det er muligt at installere en caisson på 30m, skal min. overflade areal være: Hvilket ved forsimplet beregning svarer til: Gennemstrømningshastigheden beregnes til: [2 kap. 6.2] Ud fra ovenstående beregnes strømnings profilen: [3 kap. 4.4] Dette svarer til turbulent strømning i modsætning til producenternes anvisning. Det skal dog bemærkes, at en caisson med baffle plader vil have større kontakt areal og dermed også en større hydraulisk diameter. Baffle pladerne vil, ved at øge kontakt arealet, nedsætte strømningshastigheden i et givet punkt. Til sammen vil større hydraulisk diameter og lavere strømningshastighed resultere i strømningsprofil, der har lavere Re tal. For at kunne regne på ovenstående parametre, der har så væsentlig indflydelse på caissonens ydelse, er det nødvendigt at have detaljerede oplysninger om baffle pladernes størrelse og opbygning. 37

38 Nedenstående tabel viser oversigt over fordele og ulemper for de to behandlede caisson opbygninger. Skim pile caisson Fordele: Simpel mekanisk konstruktion Gennemprøvet teknologi Gode erfaringer fra anden platform i selskabet Lavt driftsmæssigt miljøaftryk Optager ikke dæksplads Ulemper Fysisk størrelse Rensegrad Afprøvningsmulighed Krævende installation Kræver ekstra udstyr for registrering af separeret olie Flotation pile Fordele Kan installeres med mindre diameter end skim pile Velkendt teknologi Rensegrad Begrundelse: Relativt få mekaniske dele, der kan være vedligeholdskrævende. Denne form for separation er gennemprøvet og har været på markedet i mange år. I Maersk Oil er det muligt at skele til de erfaringer man har gjort sig på Dan feltet, dog skal andre parametre tages i betragtning, som f.eks. forskelle i sammensætning af PDW og effektivitet af udstyr opstrøms caisson. Bidrager ikke væsentligt til f.eks. CO 2 udledning som følge af forbrugt gas. Her tænkes på gasforbrug i forbindelse med blow case pumpe, eller el-forbrug ved brug af dykpumpe. En caisson optager ikke dæksplads, idet den monteres under platformens dæk og fastgøres til den bærende struktur. Skal være en fysisk stor installation, for at opnå optimale driftsbetingelser. Er typisk designet til at separere partikler med min. partikelstørrelse på 50 μm i diameter. Målt partikelstørrelse i PDW er ca μm, se afsnit Det er ikke muligt at afprøve caisson inden det besluttes, hvilken teknologi virker bedst. Caisson skal delvist installeres under havoverfladen, hvilket gør installation vanskeligere, set i forhold til installation af udstyre oppe på platformen. Det er ikke muligt at flytte prøveudtagningspunkt, til caissonens udmunding, hvorfor det er nødvendigt med ekstra udstyr for måling og registrering. Som følge af opdriftshjælp ved gasbobler, bør denne installation kunne udføres i mindre fysisk størrelse end skim pile alternativt må samme fysiske størrelse føre til bedre effektivitet, som følge af gas flotation, se afsnit Teknologien er velkendt i industrien, hvor det i andre sammenhænge tilføres gasbobler for at fremme separation af to medier. Er designet til at separere mindre partikler end skim pile se afsnit dog begrænset til 20 μm. Ulemper Driftsmæssigt miljøaftryk Øvrige ulemper Har større bidrag til CO 2 udledning som følge af flotations gas, som ikke kan genanvendes. Samme som ved skim pile, dog med forskel i rensegraden. Tabel 8, Liste over fordele og ulemper ved valg af hhv. skim pile og flotation pile caisson 38

39 For at kunne måle om en caisson forbedrer den udledte PDW kvalitet, skal mængden af olie måles. Det er derfor nødvendigt at installere målere, der indikerer akkumuleret masse over tid. Dette ekstra tiltag skyldes, at der måles manuelt for olieindhold i det udledte PDW, hvilket er umuligt at få prøver af ved udmunding fra caissonen. De daglige målinger skal fortsat tages ved afgangen fra de-gasseren. Formålet med at måle mængden af retur olie er at registrere den aktuelle udledte mængde olie, som bl.a. rapporteres til myndighederne, hvor den totale udledte mængde for DUC felterne indberettes iht. udledningstilladelse. Da der er tale om relativt små mængder på daglig basis, se afsnit 4.2, er det umiddelbart hensigtsmæssigt at opsamle returolien i en tank, med mulighed for at udskille vand, da det pga. havets bevægelser må forventes, at caisson pumpen vil kunne pumpe PDW retur. For at tømme denne settling tank, skal der installeres en pumpe, som eksempelvis kan pumpe olien ind til LSC inlet manifold. Det vurderes uhensigtsmæssigt, at olien pumpes til enten den ene de-gassers olieside eller sugeside, når det i visse driftssituationer, kan forekomme, at den ene de-gasser er ude af drift i et tidsrum. På afgangen af oliepumpen skal der installeres transmittere for måling af hhv. volumenstrøm, vandindhold og vægtfylde. Disse målinger skal danne grundlag for en akkumuleret massestrøm, som skal registreres i de eksisterende rapporteringssystemer, som i forvejen bruges for udarbejdelse af produktionsrapporter på daglig basis. Se fig. 15 for principskitse af mulig løsning for registrering af retur olie fra caisson. På skitsen er niveau styring og sikkerhedsudstyr ikke medtaget. Figur 15, Principskitse til forslag for måling af retur olie fra caisson [egen tegning] 39

40 5.2 Compact flotation unit (CFU) En metode for sekundær behandling af PDW er at indsætte en compact flotation unit (CFU) ind i PDW strømmen, før det ledes overbord. Som navnet siger, er enheden relativt kompakt. F.eks. kan en enhed med totalt rumindhold på 2,4 m³ behandle PDW volumenstrøm på op til 220 m³/h [27]. Såfremt denne løsning vælges til efterbehandling af PDW fra EFA, er det samlede dimensionerede kapacitetsbehov 513 m³/h, se afsnit 5, svarende til 3 parallelle CFU enheder. Dette er baseret på en af producenternes model, hvorfor der kan være andre producenter, der har anderledes kapaciteter for tilsvarende enheder, hvilket giver anledning til mere dybdegående forespørgsel ved de respektive producenter. En CFU er som vist på fig. 16, en lodret stående beholder. Inde i beholderen er en konisk formet del, hvor PDW ledes ind til, tangentielt i den nederste del. Ved at lede PDW ind i beholderen på denne måde, bringes det i rotation, hvorfor virkemåden minder om en hydrocyclon, se afsnit 2.3. Som følge af centripetalkraften vil PDW, bevæge sig i en opadgående retning i den koniske indsats periferi. Ved udløbet af den koniske indsats, strømmer PDW i en nedadgående retning, hvor det møder Coalescing Media, vist på fig. 16. Coalescing Media er en form for filter materiale, som har til formål, at samle mindre oliepartikler, og slippe PDW uhindret igennem. De små oliedråber samles til større dråber i dette filter medie, hvorved separationen fra PDW fremmes, og oliedråberne til sidst stiger opad i CFU en. Når PDW har passeret filter mediet, strømmer det ned i CFU ens nederste del. I den nederste del recirkuleres en delstrøm af det udstrømmende PDW, tilsat gas. Gassen bobler op igennem Figur 16, Illustrerer en CFU fremstillet af Siemens [28] filtreringen, hvor det bl.a. blander sig med de oliepartikler, der sætter sig i filtermaterialet. Desuden bobler gassen op igennem vandet og møder oliepartikler, hvorved tilsvarende effekt som beskrevet i afsnit opnås. Den gas der bobler op igennem CFU en ledes ud af beholderens topafgang. 40

41 Olien samles over den på fig. 16 nævnte Internal head, som er en adskiller mellem olieog PDW side, og ledes ud af CFU en via en rørforbindelse, som er placeret lige over underkanten af adskilleren. Den nævnte rørforbindelse er ikke vist på fig. 16. Faste partikler, der separeres i CFU ens indre cyklon, ledes ud af beholderens bund. De faste partikler der kan forefindes i PDW, er bl.a. sand fra hhv. formationen i undergrunden og sand som bliver brugt i forbindelse med færdiggørelsen af nogle typer brønde [29 afsnit 3.4]. Herudover kan der forefindes kalkrester som optræder som faste partikler i PDW, som følge af reservoirernes beskaffenhed. Se endvidere bilag 12, hvor der vises, at der kan optræde spor af faste stoffer i PDW udledt fra EFA. De faste partikler, der udskilles i CFU, skal bortskaffes på forsvarlig vis. Det må derfor undersøges nærmere, om der kan forekomme olierester bundet til de faste partikler eller ej. Såfremt det kan påvises, at der ikke kan forekomme skadelig påvirkning af miljøet, bør det være muligt at få tilladelse til at udlede de faste partikler til havet. Alternativt må det blive nødvendigt at opsamle de faste stoffer i tanke og sende disse til land med henblik på korrekt behandling, idet der ikke forefindes behandlingsanlæg for affald offshore. Pumpen på enheden vist på fig. 16 har en dobbelt sidet impeller, der på den ene side suger PDW og på den anden side suger tilført gas. PDW og tilført gas blandes i pumpehuset, hvorefter blandingen pumpes igennem en ventil og videre ind i CFU en. Den delstrøm af PDW med opløst tilført gas, ledes ind i CFU en hhv. i cyklondelen og i den nederste del af CFU en, under filtreringsmaterialet. I cyklonen bidrager recirkulationsstrømmen til, at det tilførte PDW sættes i rotation. Recirkulationsstrømmen der ledes ind, under filtermaterialet, ledes ind på sådan måde, at det rensede PDW sættes i rotation (se bilag 13). Gassen bobler op igennem filtermaterialet, og hjælper dermed de oliedråber, der er samlet her, til at flyde opad i CFU en for til sidst at blive ledt op igennem skillepladen øverst i beholderen, hvor gassen tages ud i toppen af beholderen og olien ud af olieafgangen. Figur 17, Illustrerer CFU'ens cirkulationspumpe og gastilførsel Ventilen gør det muligt, ved at stille på åbningsgraden, at tilpasse gasboblernes størrelse [28 s. 2]. Se også fig. 17 for detaljeret skitse over cirkulationspumpe, hvor ventil med rød prik på ventilhus er ved gastilførsel, og den lodrette ventil er afgangsventil, hvor gasboblernes størrelse tilpasses. 41

42 Ved cirkulationspumpens sugeside, hvor gassen tilføres, hersker der undertryk (se bilag 13), hvilket giver anledning til at undersøge muligheden for at recirkulere den gas der bruges i flotationsprocessen. Ved at recirkulere gassen, er det muligt, at anlægget kan operere med relativt lille miljøbelastning, set i forhold til at gasforbrug, som bortledes direkte til flaresystemet, vil bidrage til bl.a. CO 2 emmision i forbindelse med afbrænding. Det er samtidig interessant at se på muligheden for, at lede den gas, der afgasser i degasserne, til CFU anlæg. Samlet set vil dette være en miljømæssig gevinst, set i forhold til nuværende drift, hvor de-gassernes gasafgang ledes direkte til flare systemet til afbrænding. For at højne driftssikkerheden og i forbindelse med opstart af anlægget, efter nedlukning, vil det være nødvendigt at tilslutte en ekstern gasforsyning. Dette kan gøres ved at CFU'ens flotationsgas tilsluttes platformens eksisterende forbrugsgasdistribution (fuelgas anlæg). Som førnævnt er re-cirkulation af flotationsgas en mulighed der skal undersøges nærmere. Dersom det ikke er en mulig løsning, vil det være nødvendigt med tilslutning til forbrugsgas distribution, for at opretholde kontinuerlig gasforsyning til flotationen Vurdering af CFU løsning Nedenstående tabel viser oversigt over fordele og ulemper ved valg af CFU løsning. CFU løsning Fordele: Optager relativt lidt dæksplads Måling af effektivitet Mulighed for vedligeholdelse Mulighed for at afprøve inden valg træffes Lavt gasforbrug og dermed lav miljøbelastning Lavt vedligeholdelseskrav Ulemper: Coalescing media Bortskaffelse af udskilte faste partikler Nødvendig plads ombord på platformen skal findes for installation Tabel 9, Fordele og ulemper ved valg af CFU enhed Begrundelse: Som vist i afsnit 5.2 er total volumen på en enhed, der kan håndtere 220 m³/h 2,4 m³ - CFU opstilles vertikalt. Prøveudtagningspunkt kan flyttes nedstrøms CFU, hvorfor det ikke er nødvendigt med yderligere målinger for olieindhold i PDW. Set i forhold til caisson løsning, er det muligt at foretage vedligeholdelses arbejde på CFU, idet enheden installeres på platformen. Det vil være muligt at afprøve teknologien på stedet, inden endeligt valg besluttes. Såfremt det er muligt at recirkulere flotationsgassen, (kun muligt ved Siemens CFU) begrænses behovet for tilført gas til flotation. Enheden er relativt simpelt opbygget, få bevægelige dele, der kan være vedligeholdelseskrævende. Begrundelse: En form for filtreringsmateriale, som kan medføre nødvendighed af udskiftning/rensning - levetid og vedligeholdelseskrav skal undersøges ved producent. De udskilte faste partikler skal bortskaffes eller ledes tilbage til separations proces. Set i forhold til caisson løsning optager CFU enheden dæksplads på platformen 42

43 Både udskilt olie og faste partikler, skal bortledes fra CFU på en eller anden vis. For oliens vedkommende, vil metoden være i lighed med det forslag, der er givet for caisson løsningen i afsnit Dog vil det ikke være nødvendigt med måleudstyr ved pumpeafgang, såfremt målepunkt for prøveudtagning af oileindhold i det udledte PDW flyttes til nyt målested nedstrøms CFU. Derved vil olien cirkuleres tilbage til separationsprocessen i LSC. Ved den nuværende drift betragtes F1 og F2 som to udledningspunkter. Derfor måles olieindholdet i udledt PDW fra begge anlæg. For daglig rapportering anvendes et beregnet vægtet gennemsnit af olieindhold i udledt PDW. Beregningen er baseret på resultatet fra begge anlæg og den akkumulerede udledte mængde fra anlæggene i prøvetagningsdøgnet, startende ved midnat. Dette praktiseres fordi det ikke er muligt, at udtage prøver fra fælles afgang fra anlæggene pga. fysiske placeringer på platformen. Ved at lave en fælles efterbehandling af PDW igennem en CFU, vil det være muligt, at etablere et nyt prøveudtagningspunkt, som er fælles for hele EFA PDW behandling, se forslag i form af flowdiagram på nedenstående figur. Ved at samle prøveudtagningen ét sted undgås rapportering af en beregnet værdi. Derudover sikres det, at det er den totale volumenstrøm af udledt PDW, der bliver målt for olieindhold. LSC2 F1 hydrodcycloner og de-gasser F2 hydrocycloner og de-gasser CFU CFU Udledning af PDW Figur 18, Flowdiagram forslag til fremtidig PDW strøm på EFA De faste partikler, der udskilles i CFU, skal bortskaffes på den mest hensigtsmæssige måde i forhold til miljøbelastning. Som nævnt i afsnit 5.2 er der en række uafklarede spørgsmål i forbindelse med håndtering af faste stoffer. Det følgende tager udgangspunkt i at faste stoffer, opsamles og behandles på forsvarlig vis. 43

44 Den ene metode er muligheden for at samle de faste stoffer i tanke, og transportere disse til behandling på f.eks. kommunekemi. Umiddelbart belaster denne model ikke miljøet omkring platformen. Derimod er der andre former for miljøbelastning ved denne form for bortskaffelse, som vises i nedenstående tabel: Forureningskilde Der skal fremstilles/indkøbes et antal egnede transporttanke. Herunder også vedligeholdelse. Tankene transporteres til og fra platformen med skibe Tankene skal løftes internt på platformen med hjælp fra kraner Tankenes indhold skal behandles på kommunekemi Forurening Fremstilling af råmateriale, fremstilling af tanke f.eks. slibning, svejsning og overfladebehandling. Primær forurening CO 2 udledning. Nuværende supply-skibe er Dieseldrevne. Primær forurening CO 2 og NO x emmision. Primært Dieseldrevne kraner. Primær forurening CO 2 emmision. Behandlingsmetode ukendt - derved vanskeligt at bestemme primær forurening. Rengøring af tanke inden afsendelse offshore Rensevand forurenes med de faste stoffer - evt. belastning af spildevandsrenseanlæg. Tabel 10, Liste over Forureningskilder og forurening ved bortskaffelse af faste stoffer til kommunekemi Den anden mulighed for behandling af de faste stoffer, er at lede disse til platformens separationsproces via de eksisterende drænsystemer. Under normal drift recirkuleres alle flydende medier, der havner i drænsystemet, tilbage til separationsprocessen. For at sikre, at de faste stoffer ikke blot recirkuleres i separationen på EFA, og dermed risikerer at akkumulere over tid, ledes disse til A-platformens proces. På den måde vil mængden af faste stoffer udskilt fra EFA PDW behandling blive opblandet med øvrigt medie, som ledes til drænsystemet på hele platformen. Dele af dette medie separeres og ledes bort med PDW på A-platformen og dele vil ende i olieeksporten. Det er umiddelbart ikke muligt at beregne fordelingen, men miljøbelastningen her vil blive delvist i nærområdet ved platformen og delvist ved raffinaderi i Fredericia, hvor alt olie fra DUC felterne bearbejdes. De to bortskaffelsesmetoder, skal vurderes i forhold til hinanden, for at få belyst den samlede miljøpåvirkning og miljøbelastning. På baggrund af en sådan vurdering er det muligt, at træffe beslutning om, hvilken metode vælges, med det formål at tilgodese miljøet mest muligt. 44

45 5.3 Molekylær filtrering Der findes en række muligheder indenfor olie- og gasindustrien, hvor filtrering bruges i forbindelse med rensning af PDW. Generelt bruges filtereringsmetoderne i forbindelse med polering eller finrensning af PDW, også kaldt tertiær behandling af PDW [31]. De fleste kendte rensningsmetoder i branchen bygger på principper, som mekanisk rensning og/eller sedimentering, hvilket også ses på de øvrige metoder behandlet i denne rapport. Den metode der behandles i dette afsnit er molekylær filtrering, hvor filterelementerne tiltrækker kulbrintekæderne på molekylær basis. Filterelementerne i den specifikke løsning indeholder polymere kæder, fremstillet af bl.a. vegetabilske olier [32]. Når PDW indeholdende restolie strømmer igennem filterne, tiltrækkes oliepartiklerne af filterstavene som følge af molekylernes indbyrdes tiltrækningskraft. Oliepartiklerne bindes til filterelementerne, og forbliver bundne hertil, hvilket indebærer, at der ikke er risiko for, at oliepartikler løsrives fra filterelementet under drift, selv når elementerne er blevet mættet med restolie [33]. Filterelementerne er relativt simple i opbygning, uden nogen former for mekaniske bevægelige dele inde i enheden. Som det kan ses på fig. 19, er der ventiler for afspærring, dræn, samt et låg i toppen for åbning, ved udskiftning af filterelementer. Behandlingskapaciteten er op til bpd [35], hvilket svarer til: Denne kapacitet er større end de-gassernes samlede kapacitet, hvilket betyder at én filterenhed vil møde kapacitetsbehovet for EFA PDW behandling. Figur 19, Viser filterenhed fra MyCelx [34] Indsatsen eller filterelementerne er beregnet til engangsbrug, hvilket medfører at brugte elementer skal bortskaffes på forsvarlig vis. Brugte filterelementer kan forbrændes og pga. olieindholdet i elementerne bruges til opvarmningsformål [33]. Dog skal der laves en vurdering af miljøpåvirkninger ved hhv. forbrænding af filterelementer i forhold til at udlede PDW fra EFA i sin nuværende form for at klarlægge, hvilken metode tjener miljøet bedst. 45

46 5.3.1 Vurdering af molekylær filtrering Nedenstående tabel viser fordele og ulemper ved den valgte filtreringsenhed. Molekylær filtrering Fordele: Simpel konstruktion Ingen forbrug af fuelgas Mulighed for at afprøve anlægget Lav dækslast/ areal optag Stor behandlingskapacitet pr. enhed Ulemper: Filterelementer Filterelementernes forventede levetid, pris på nye filterelementer Miljøbelastning Tabel 11, Fordele og ulemper ved molekylær filtrering Begrundelse: Ingen indre bevægelige dele - generelt er mekaniske dele begrænset til ventiler. Anlægget drives uden brug af gas til f.eks. flotation eller lignende. Det er muligt, at afprøve anlæggets effektivitet på stedet, inden endeligt valg træffes. Anlægget er kompakt i forhold til konventionelle løsninger. Vægt og fysisk størrelse er ikke uvæsentligt ved valg af løsning. Hver filterenhed kan håndtere op til 795 m³/h PDW. Begrundelse: Filterelementer skal udskiftes, hvilket medfører faste driftsudgifter, jævnlig vedligeholdelse og affaldshåndtering. Filtrenes forventede levetid er ikke oplyst af producent, der er ikke opnået kontakt med producent, for svar på levetid og omkostning. Filterelementer skal transporteres frem og tilbage med skibe (til og fra platform). Brugte filtre skal håndteres f.eks. sendes til forbrændingsanlæg. Det vil alt andet lige være fordelagtigt, at installere to filterenheder, således der altid kan være et filter i drift ad gangen. Alternativet er at installere by-pass udenom filterenheden, når det er nødvendigt at tage enheden ud af drift for vedligeholdelse. Ifølge producenten optager filterenheden relativt lidt dæksplads, sammenlignet med konventionelle løsninger til samme formål [35]. Det gør den egnet til brug på f.eks. offshore installationer, hvor fri dæksplads kan være en begrænsning i forhold til anlægsstørrelse, særligt når der tænkes på eftermontering, som det vil være i dette konkrete tilfælde. Vurderingen af hvorvidt, der skal installeres én eller to enheder, skal bygges på filterelementernes forventede levetid samt det tidsforbrug der går til afspærring, udskiftning og idriftsættelse af den enkelte enhed. Som det vises i afsnit 5.3, er kapaciteten for en filterenhed 795 m³/h, hvilket svarer til ca. 55% overkapacitet, set i forhold til de-gassernes samlede dimensionerede kapacitet. På fig. 19 vises en filterenhed bestående af tre filterhuse. Såfremt det ikke er muligt at bypasse filterhusene enkeltvis, skal det vurderes, om det kan accepteres at by-passe 46

47 filterenheden i den tid det tager at udskifte filterelementerne. Restindholdet i det udledte PDW vil ved by-pass af filterenhed, være på niveau med nuværende drift i det antal timer udskiftning af filtre står på. Med nuværende udledningstilladelse vil dette være acceptabelt, idet den nuværende rensningsmetode lever op til myndighedskravene. Ud fra fig. 18 ser det også ud til at være forholdsvis enkel operation at åbne filterhusene, hvorfor forfatteren vurderer, at filterskift vil kunne udføres i løbet af relativt kort tid < 1 arbejdsdag (12 timer). Denne vurdering er baseret på erfaring med og kendskab til arbejdsgangen ved sikring og åbning af procesudstyr ombord på platformen. Flowdiagram for filterenheden vil tilnærmelsesvis være lig den viste på fig. 18 afsnit Dog vil der være en mindre afvigelse, såfremt der vælges løsning med en filterenhed og by-pass for vedligehold. Ved valg af den behandlede filter løsning, vil det ligeledes være muligt, og mest hensigtsmæssigt, at flytte prøveudtagningspunktet til et fælles prøveudtagningspunkt, nedstrøms filterenheden, med samme formål som for CFU løsningen, vist i afsnit

48 6 Diskussion og anbefaling I afsnit 5 er der fremsat tre forskellige løsningsforslag, med henblik på at afhjælpe problemerne på EFA. Caisson løsningen har dog to forskellige muligheder, men grundet den ensartede opbygning og princip vælges det her at behandle caisson løsningerne som én type. Under behandling af de enkelte forslag er nogle af de fordele og ulemper, der er ved de respektive løsninger, belyst. Ingen af de behandlede forslag udgør den perfekte løsning på den i rapporten opstillede problemstilling, idet hver enkelt løsning er forbundet med ulemper i en eller anden grad. I det følgende tages der udgangspunkt i de nævnte fordele og ulemper, hvor disse holdes op mod hinanden med det formål, at fremsætte en saglig anbefaling. Nedenstående tabel viser en sammenfatning af de væsentlige faktorer, der har indflydelse på den samlede vurdering af de respektive løsningsforslag. Installation Hjælpesystemer Caisson CFU Molekylær filtrering Krævende installation. I bedste fald leveres I bedste fald leveres Det er nødvendigt løsningen som en løsningen som en med assistance fra færdigfremstillet færdigfremstillet pakke dykkerskib ved pakke - plug and play - plug and play princip. installation - er af princip. Alternativt Alternativt deles den op hensyn til bærende deles den op i i passende størrelser struktur, begrænset passende størrelser for håndtering og ved valg af placering. for håndtering og samles på stedet. samles på stedet. Relativt fleksibel mht. Relativt fleksibel mht. fysisk placering. Kræver installation af udstyr for måling af effektivitet. Det er nødvendigt med pumper for at lede separeret olie tilbage til proces. Ved flotation kræves tilslutning til forbrugsgas. fysisk placering. Kræver hjælpesystemer for behandling af faste stoffer og separeret olie. Kræver forbindelse til forbrugsgas. Ingen hjælpesystemer påkrævet. Vedligeholdelse Konstrueret til lang levetid uden vedligeholdelse. Begrænsede muligheder for vedligehold - ved defekt kan udskiftning være nødvendig. Få bevægelige dele. Cirkulationspumpe, ventiler. Filtreringsmedie kan kræve rensning/vedligeholdel se. Ingen indre bevægelige dele. Filterelementer skal skiftes, hvilket forventes at kunne gøres på <12 timer. 48

49 Mulighed for forsøgsopstilling Vurderes som en urealistisk mulighed pga. fysisk størrelse og installation langt under havoverfladen. Muligt at få et anlæg på prøve, for delstrømsbehandling af udledt PDW med det formål at lave en praktisk vurdering af enheden. Muligt at få et anlæg på prøve, for delstrømsbehandling af udledt PDW med det formål at lave en praktisk vurdering af enheden. Miljøpåvirkning under drift Mulighed for måling efter behandling Skim pile løsningen har ingen miljøbelastning under drift. Flotation caisson forbruger gas til flotation, som ledes til afbrænding efter brug. Ingen mulighed for måling efter PDW er ledt igennem. Såfremt det ikke er muligt at bruge den indre afgassning i CFU, vil der være forbrug af gas til flotation, denne gas kan blive ledt til afbrænding. Installation af prøvetagningspunkt nedstrøms anlæg gør det muligt, at tage prøver af PDW efter behandling. Tabel 12, Sammenfatning for vurdering af fremsatte løsningsforslag Filterelementer skal bortskaffes efter brug. Installation af prøvetagningspunkt nedstrøms anlæg gør det muligt, at tage prøver af PDW efter behandling. 6.1 Anbefaling Molekylær filtrering er umiddelbart en løsning der vurderes at være en mulighed, der skal undersøges nærmere. Filteret kræver ingen hjælpesystemer i forhold til den daglige drift, og er under driften uden kontinuerlig miljøbelastning. Ved hjælpesystemer skal forstås brug af flotationsgas, pumper for at bortlede separeret medie eller andet forbrug. Der vil dog være en driftsmæssig miljøbelastning i form af udskiftning og bortskaffelse af brugte filterelementer. Der vil forekomme faste driftsudgifter i form af filterelementer og tidsforbrug ved udskiftning af disse, hvilket ikke kan undgås. Omfanget af disse omkostninger skal klarlægges inden endeligt valg træffes. Fordi anlægget er relativt lille i fysisk størrelse, er det muligt at indsætte et anlæg i en prøveopstilling, hvor det ved målinger, er muligt at vurdere anlæggets effektivitet og filterelementernes levetid i det aktuelle miljø. Desuden kan en enkelt enhed opfylde EFA s kapacitetsbehov for behandling af PDW, når enheden har kapacitet på op til 795 m³/h og PDW anlæggene på EFA har samlet dimensioneret kapacitet på 513 m³/h. Til trods for en række ubekendte faktorer, som ikke er uvæsentlige, vurderes en løsning med molekylær filtrering at være en interessant mulighed. Såfremt løsningen lever op til forventningerne om effektiv rensning af PDW og acceptabel levetid for filterelementerne, er der potentiale i at opsætte prøveopstillinger på andre platforme, som opereres af Maersk Oil. Med baggrund i ovenstående er det forfatterens anbefaling, at den molekylære 49

50 filtreringsenhed, undersøges nærmere med henblik på, at opnå aftale med leverandøren om en prøveopstilling, for en praktisk vurdering af anlægget. En CFU er, set i forhold til molekylær filtrering, en løsning der kræver nogle hjælpesystemer ved den daglige drift. Olie og faste stoffer, der separeres i CFU, skal ledes tilbage til den øvrige oliebehandling eller på anden vis bortledes fra enheden. Desuden kan der være behov for brug af gas til flotation igennem beholderen. Udover de nævnte faktorer har den i rapporten behandlede CFU en cirkulationspumpe, som den eneste mekaniske bevægelige del i enheden. For at møde den dimensionerede kapacitet for EFA PDW behandling, vil det være nødvendigt at installere 3 CFU enheder, baseret på tal fra en anden producent end den behandlede. Det er muligt at indsætte en prøveenhed, som behandler en delstrøm af det udledte PDW, med det formål at foretage en praktisk vurdering af enheden. Desuden er det muligt at foretage kvalitetsmålinger af PDW nedstrøms CFU enheden med henblik på vurdering af effektivitet af prøveopstilling. Såfremt denne løsning vælges, bør prøveudtagning foretages nedstrøms de installerede CFU enheder, hvorved der opnås retvisende udledningstal på daglig basis. Med baggrund i ovenstående er det forfatterens anbefaling, at en CFU afprøves i praksis. Formålet med den praktiske test-opstilling skal være vurdering af anlægget som en løsning, og en sammenligning af resultater opnået med prøveopstilling af molekylær filtrering. Dermed kan der dannes et grundlag for en endelig vurdering af, hvilken løsning er mest optimal og som Maersk Oil bør vælge at arbejde videre med. Caisson løsningen er i Maersk Oil en prøvet løsning, hvor der er opnået succes med løsningen. Den tilbagemelding forfatteren har modtaget i forbindelse med caisson har overordnet været positiv, set i forhold til reduceret synlig oliefilm på vandet, fra et udledningssted, hvor caisson af skim pile typen er anvendt. Ved valg af caisson løsning er det imidlertid vanskeligt at påvise effekten af rensningen af det udledte PDW. Dette fører til spørgsmål om, hvorvidt der opnås en egentlig rensning, eller om der er andre forhold der gør, at oliefilmen ikke er synlig. Til trods for succes internt i virksomheden, vurderes denne løsning at være sidste valg, set i forhold til de skitserede løsninger. Dette begrundes med førnævnte manglende bekræftet effekt, det faktum, at denne løsning er den der kræver flest hjælpesystemer i forbindelse med installation og caisson løsningen er mindst fleksibel mht. valg af fysisk placering på platformen. Selvom caisson løsningen ikke umiddelbart optager dæksplads, vil den som følge af sin konstruktion og opbygning, bidrage til belastning på platformens bærende struktur, hvilket sætter begrænsninger ved valg af fysisk placering af en caisson. Med baggrund i caisson løsningens manglende fleksibilitet af hensyn til prøveopstilling og permanent installation, og det faktum at det ikke er muligt, at opnå aktuelle målinger af forbedret PDW kvalitet, er det forfatterens anbefaling, at denne løsning kun bliver aktuel, såfremt molekylær filtrering og CFU løsningerne ikke viser forbedret udledt PDW kvalitet i 50

51 en grad som medfører, at en af de to nævnte løsninger vælges som permanent løsning, for at afhjælpe den i rapporten behandlede problemstilling. Såfremt caisson løsningen vælges anbefales en caisson med gas flotation, idet denne løsning teoretisk har de bedste forudsætninger for at afhjælpe problemet. Det er endvidere forfatterens vurdering, at caisson med flotation kan have mindre diameter end tilsvarende skim pile caisson, ud fra den betragtning, at gas flotation fungerer som fremmende for separation af olie og PDW. 51

52 7 Konklusion For at understøtte problemstillingen er der foretaget en driftsanalyse, som beskriver overordnet, hvorfor problemet opstår og hvorfor det nuværende udstyr ikke er tilstrækkeligt i relation til separation af oliepartikler med en størrelse på μm i diameter. Analysen er bygget på et worst case scenario med 10 μm diameter, idet denne partikelstørrelse stiller størst krav til de-gasserne, som er sidste led i behandlingen af PDW før udledning til havet. Der er fundet fire forskellige mulige tekniske løsninger, som har potentiale for at afhjælpe problemerne på EFA. Det skal dog siges, at caisson løsningerne er teknisk ensartede. Den grundlæggende forskel er, at den ene løsning bruger gas, som bobler op i modstrøm med det udledte PDW, med det formål at fremme separationen af olie og PDW. For alle fire løsningsforslag er den tekniske virkemåde beskrevet, og der er fremstillet en vurdering af anlæggene enkeltvis, med fordele og ulemper. Med baggrund i førnævnte, er der foretaget en vurdering og fremsat en anbefaling for, hvilke løsninger der bør arbejdes på for at få foretaget en praktisk vurdering, med henblik på en permanent løsning. Det kan konkluderes, at tekniske løsninger som molekylær filtrering og CFU begge er enheder, som bør afprøves i praksis. Denne vurdering beror på at for at begge løsninger er mulige at afprøve i praksis, ved at lede en delstrøm af PDW igennem disse enheder, hvilket skal føre til en praktisk vurdering af potentialet for en permanent løsning. Denne mulighed er ikke aktuel ved valg af caisson løsning, idet caissonens aktive rumfang og udløb installeres under havoverfladen. Med baggrund i ovenstående er det anbefalet, at Maersk Oil bør arbejde videre med mulighederne for at afprøve forsøgsanlæg, hhv. typerne molekylær filtrering og CFU, som er behandlet i rapporten. Det er også vist for de enkelte løsninger, hvordan det på daglig basis er muligt at måle opnået forbedring af PDW kvalitet. I sidste ende har dette indflydelse på den mængde, som Maersk Oil rapporterer til respektive myndigheder, for at sikre de udstedte udledningstilladelser overholdes. For både molekylær filtrering og CFU er det muligt at flytte prøveudtagningspunkt nedstrøms enhederne, hvilket sikrer at det målte PDW der udledes, har været behandlet i enhederne. For caisson løsningen er det ikke muligt at få prøver af det udledte PDW, idet udløb fra caisson er under havoverfladen. Derfor er det ved denne løsning nødvendigt at installere måleudstyr, som er i stand til at måle mængden af den olie, der separeres i caisson og ledes tilbage til oliebehandling på platformen. Såfremt det relevante måleudstyr ikke implementeres, er det ikke muligt, at opnå målbare kvalitetsforbedringer, idet prøveudtagningsstederne vil forblive uændret. 52

53 Liste over figurer Figur 1, Principskitse for EFA separatorer og vandbehandling [egen tegning] Figur 2, Hydrocyclon og de-gasser [egen tegning] Figur 3, Illustration af hydrocyclon [4] Figur 4, Illustrerer virkemåde for en liner [5] Figur 5, Foto af overbordledning for produktionsvand på EFA [eget foto] Figur 6, Kort over havområder under OSPAR kommissionen [7] Figur 7, Viser vægtfylde for havvand ved forskellig temperatur og saltindhold [10 s. 3] Figur 8, Viser del af energistyrelsens årsrapport fra 2011 [12 s. 60] Figur 9 Viser betydning af volumenstrøm og areal for separationseffektivitet [17] Figur 10, Viser oliefilm på havet ved EFA udledning [eget foto taget ] Figur 11, Liste over dynamisk viskositet for havvand ved forskellig temperatur og saltindhold [10 s. 11] Figur 12, Illustrerer grafisk sedimenteringshastighed som funktion af partikelstørrelse Figur 13, Principtegning for skim pile dræn caisson [21] Figur 14, Principtegning for flotation pile caisson [22 s.11] Figur 15, Principskitse til forslag for måling af retur olie fra caisson [egen tegning] Figur 16, Illustrerer en CFU fremstillet af Siemens [28] Figur 17, Illustrerer CFU'ens cirkulationspumpe og gastilførsel Figur 18, Flowdiagram forslag til fremtidig PDW strøm på EFA Figur 19, Viser filterenhed fra MyCelx [34] Figur 20 Feltkort over den Danske del af Nordsøen Figur 21 viser De-gasser F1 design med mål Figur 22 Viser indsatser i de-gasser F Liste over tabeller Tabel 1, Måleresultater for PDW vægtfylde [egne målinger] Tabel 2, Saltindhold i PDW og vægtet gennemsnit Tabel 3, Olieindhold i PDW igennem behandlingsanlægget F1 [Egne målinger] Tabel 4, Liste over relevante mål for de-gasser F Tabel 5, Gennemsnit af analyseresultater se bilag Tabel 6, Liste over værdier til udregning af sedimenteringshastighed Tabel 7, Oversigt over kapacitet for hydrocycloner og de-gasser [fremgår af P&ID på Tyra Øst] Tabel 8, Liste over fordele og ulemper ved valg af hhv. skim pile og flotation pile caisson 38 Tabel 9, Fordele og ulemper ved valg af CFU enhed Tabel 10, Liste over Forureningskilder og forurening ved bortskaffelse af faste stoffer til kommunekemi Tabel 11, Fordele og ulemper ved molekylær filtrering Tabel 12, Sammenfatning for vurdering af fremsatte løsningsforslag

54 Kildehenvisning [1] link anvendt [2] Nielsen, Arly; Mekanisk fysik og varmelære 10. udg. ISBN [3] Lauritsen, Aage m.fl; Termodynamik, 2. udg. ISBN [4] es/zp-llhc-ds-0209.pdf Link anvendt [5] link anvendt [6] link anvendt [7] link anvendt [8] link anvendt [9] ngsplaner/ link anvendt [10] link anvendt [11] link anvendt [12] %20publikationer/2012/Danmarks_olie_og_gas_produktion_2011%20(2).pdf link anvendt [13] mentalstatusreport2011forthedanishoilandgasactivities/milj%c3%b8rapport%20dk% pdf link anvendt [14] link anvendt

55 [15] link anvendt [16] link anvendt [17] Udleveret materiale fra AAMS i forbindelse med 5. semester undervisning 2012 [18] Knak, Christen; Skibsmotorlære 19. udg. 2. oplag 2004 ISBN [19] oluene,%20ethylbenzene,%20and%20xylene link anvendt [20] link anvendt [21] b4bdad2b40c3 (download brochure på siden se PDF s. 2) link anvendt [22] link anvendt (kræver registrering af mail adresse) [23] ter%20workshop_tyrie_walsh_advanced%20flotation%20topics.pdf link anvendt [24] Caisson.pdf link anvendt [25] 07/html/kap08.htm link anvendt [26] link anvendt [27] water_treatment/epcon_cfu_technology.aspx link anvendt [28] es/zp-vor-ds-1008.pdf link anvendt [29] link anvendt

56 [30] ages/vorsep_compact_flotation_unit.aspx (se animation) link anvendt [31] link anvendt [32] link anvendt [33] supplier.html link anvendt [34] link anvendt [35] link anvendt

57 Kildehenvisning til bilag [b1] link anvendt [b2] FF2732E62943/0/2011tilladelsetilOperat%C3%B8rNNforproduktionsenhedXX.pdf link anvendt [b3] link anvendt [b4] %20publikationer/2012/Danmarks_olie_og_gas_produktion_2011%20(2).pdf link anvendt [b5] ages/vorsep_compact_flotation_unit.aspx (se animation på web-side) link anvendt

58 Bilag 1 uddrag fra OSPAR kommissionens 2020 målsætning [b1] Offshore Oil and Gas Industry 1. Objectives 1.1 The OSPAR Commission s strategic objective with regard to offshore oil and gas activities is to prevent and eliminate pollution and take the necessary measures to protect the OSPAR maritime area against the adverse effects of offshore activities9 by setting environmental goals and improving management mechanisms, so as to safeguard human health and to conserve marine ecosystems and, when practicable, restore marine areas which have been adversely affected. 1.2 The objectives of the other OSPAR thematic strategies apply in so far as they relate to offshore activities. 1.3 The Offshore Oil and Gas Industry Strategy will be implemented progressively, through appropriate actions and measures, with the target: a. to achieve, by 2020, a reduction of oil in produced water discharged into the sea to a level which will adequately ensure that each of those discharges will present no harm to the marine environment; b. to have phased out, by 1 January 2017, the discharge of offshore chemicals that are, or which contain substances, identified as candidates for substitution, except for those chemicals where, despite considerable efforts, it can be demonstrated that this is not feasible due to technical or safety reasons (OSPAR Recommendation 2006/3). 1.4 The Offshore Oil and Gas Industry Strategy also covers activities to store CO2 streams in geological formations with the objective to ensure that CO2 streams are retained permanently in those formations and will not lead to significant adverse consequences for the marine environment, human health and other legitimate uses of the maritime area (OSPAR Decision 2007/2). 2. Guiding principles 2.1 When making assessments and adopting programmes and measures in relation to offshore oil and gas activities, the Contracting Parties will be guided by the general principles described in section 3 of Part I. In addition, assessments made and programmes and measures adopted to achieve the objective and implement this strategy will be in accordance with: a. the relevant provisions set out in Annex III to the OSPAR Convention. Consequently this will ensure that, in setting priorities and in assessing the nature and extent of the programmes and measures and their time scales, the criteria given in Appendix 2 to the OSPAR Convention are used; b. the relevant provisions of Annex V to the OSPAR Convention which will ensure the application of an integrated Ecosystem Approach; c. the waste management hierarchy of avoidance, reduction, re-use, recycling, recovery, and residue disposal. 58

59 Bilag 2 uddrag fra Miljøstyrelsens udledningstilladelse [b2] Bilag 1 Prøvetagning, analyse/beregning og rapportering 1. Prøvetagning Hvis alle månedsgennemsnit, som anført i dette bilags afsnit om månedsrapporter, i de seneste 6 måneder (rullende) har været lavere end 20 mg/l, skal der på samme tid (+/- 1 time) hver dag udtages én repræsentativ prøve af PDW. Tidspunktet for prøvetagningen skal angives sammen med måleresultatet. Hvis mindst ét månedsgennemsnit i de sidste 6 måneder (rullende) har været 20 mg/l eller derover, skal der hver dag og med 8 timers mellemrum (+/- 1 time), udtages i alt 3 repræsentative prøver af PDW. Tidspunkterne for prøvetagningerne skal angives sammen med måleresultaterne. Prøverne af PDW skal udtages fra den turbulente zone umiddelbart efter sidste trin i vandbehandlingsanlægget, og inden PDW kommer i kontakt med havvand iht. OSPAR s retningslinjer. Der skal af PDW fra de enkelte udledningssteder årligt udtages 4 prøver med 3 replikater (i alt 12 prøver) over 7 dage til brug for analyse af indholdet af aromatiske kulbrinter. Prøvetagningen skal ske iht. faglig rapport fra Danmarks Miljøundersøgelser, nr. 536, Der skal af ballastvandet udtages en prøve én gang om ugen til bestemmelse af indholdet af dispergeret olie. Prøven skal udtages i toppen af vandkammeret i tanknæsen. Der skal af drænvandet én gang dagligt udtages én prøve til bestemmelse af indholdet af dispergeret olie. Prøven skal udtages et stykke fra bunden af dræncaissonen. Analysen for indholdet af dispergeret olie i ballastvand og drænvand skal foretages én gang pr. uge. 2. Analyse- og beregningsmetoder Operatør NN har oplyst, at de anvender Wilks Infracal (HATR-T) metoden til bestemmelse af mængden af dispergeret olie (alifatiske kulbrinter) i produceret vand offshore (herefter benævnt OiW). Miljøstyrelsen skal informeres, såfremt Operatør NN ønsker at anvende alternativt analyseudstyr med tilhørende bestemmelsesmetode. Som beskrevet i OSPAR Agreement "Guideline on criteria for alternative methods acceptance and general guidelines on sample taking and handling", Reference no: foretages herefter en korrelation af den valgte alternative OiW metode, mod referencemetoden for bestemmelse af OiW værdier til rapportering. 9 OiW bestemmes indirekte, med den gennem OSPAR vedtagne referencemetode ISO GC-FID modificeret til at inkludere alifatiske kulbrinter i intervallet mellem C7-C40 (OSPAR Agreement, Reference no: ). Den analysemetode for olie i PDW, der anvendes offshore, skal hvert kvartal sammenlignes med referencemetoden ISO modificeret som beskrevet i OSPAR reference nr Resultaterne rapporteres til Miljøstyrelsen seneste 3 uger efter sammenligningen er afsluttet. De korrigerede værdier for koncentrationen af dispergeret olie i PDW bruges til beregning af et givent døgns udledte oliemængde på følgende måde: For udledningssteder, hvor der udtages 1 prøve pr. dag, multipliceres koncentrationsværdien med den for samme dag udledte PDW mængde For udledningssteder, hvor der udtages 3 prøver pr. dag, multipliceres det aritmetiske gennemsnit af de 3 koncentrationsværdier med den for samme dag udledte PDW mængde Analysen af indholdet af aromatiske kulbrinter i PDW skal foretages iht. faglig rapport fra Danmarks Miljøundersøgelser, nr. 536, Rapporteringer A: Reaktionsrapporter ved forhøjet oliekoncentration Såfremt den daglige korrigerede olie-i-vand koncentrationsværdi (1 prøve pr. dag) eller den daglige korrigerede gennemsnitlige olie-i-vand koncentrationsværdi (3 prøver pr. dag) fra et givet udledningssted 5 dage i træk overstiger 30 mg/l, skal operatøren senest 3 hverdage efter den sidste af disse prøvetagninger meddele 59

60 dette til Miljøstyrelsen. Meddelelsen skal indeholde en vurdering af, om månedsgennemsnittet for det pågældende udledningssted kan overholde vilkårsgrænsen på 30 mg/l jf. vilkår 4, samt en beskrivelse af årsagen til den forhøjede værdi og hvad der er eller vil blive gjort for at reducere olieindholdet i PDW. B: Månedsrapporter Resultater af analyser af PDW, foretaget i henhold til punkt 2, skal rapporteres månedligt og senest d. 15. i den følgende måned til Miljøstyrelsen. Rapporteringen skal indeholde følgende oplysninger for hvert udledningssted: a. Den daglige koncentrationsværdi (ukorrigeret og korrigeret) for dispergeret olie i udledt PDW, angivet i mg/l, den udledte mængde PDW, angivet i m3, i det pågældende døgn og den beregnede mængde dispergeret olie i det udledte PDW, angivet i kg, i det pågældende døgn. b. Summen af de daglige mængder dispergeret olie udledt med PDW for den pågældende måned, angivet i kg (A). c. Summen af den daglige udledning af PDW for den pågældende måned angivet i m3 (B), og den gennemsnitlige udledning af PDW i m3/døgn. d. Det volumenvægtede månedsgennemsnit for dispergeret olie i udledt PDW, beregnet som A/B, som anført i b) og c) og angivet i mg/l. 10 Månedsrapporterne for januar november skal tillige indeholde en summering af den indtil dato udledte mængde dispergeret olie. Hvis den samlede udledning af dispergeret olie i PDW fra produktionsenhed XX på rapporteringstidspunktet overstiger 1/12 x antallet af indtil dato rapporterede måneder af den forventede samlede årlige udledning, som anført under tilladelsens forudsætninger, skal månedsrapporten indeholde en beskrivelse af, hvad der er eller vil blive gjort for at den samlede udledning for året ikke vil overskride den forventede samlede årsmængde for det pågældende år. C: Kvartalssrapporter Udviklingen i korrelationerne udtrykt ved formlen for linjens ligning fra de lineære regressioner sammenfattes i en rapport og fremsendes til Miljøstyrelsen senest d. 15. i måneden efter det pågældende kvartal. D: Årsrapporter For hvert kalenderår indsendes til Miljøstyrelsen senest den 28. februar i det følgende år en rapport for produktionsenhed XX indeholdende følgende oplysninger for hvert udledningssted: a. Den samlede, beregnede mængde udledt PDW det pågældende år, angivet i m3. b. Den samlede, beregnede mængde dispergeret olie udledt med PDW for det pågældende år, angivet i kg. c. Årsgennemsnittet for dispergeret olie i PDW, beregnet på grundlag af a) og b), samt årsgennemsnittet for dispergeret olie i PDW inkl. bidrag fra udledning ballastvand og drænvand. d. Den udledte mængde af aromatiske kulbrinter Den årlige rapport for produktionsenhed XX skal tillige indeholde følgende oplysninger: Indhold af fenoler i det udledte PDW, ballastvand og drænvand Indhold af tungmetaller i det udledte PDW, ballastvand og drænvand Indhold af NORM i det udledte PDW (i form af Operatør NNs årsrapport til Statens Institut for Strålebeskyttelse) Anvendte og udledte mængder af kemikalier på produkt- og stofniveau Samtidig med indsendelse af den årlige rapport til Miljøstyrelsen skal operatøren indsende en samlet rapport for alle operatørens produktionsenheder for det pågældende år, svarende til OSPAR s aktuelle indberetningsformat. 60

61 Bilag 3 Datablad for olie i vand analyseapparat (quick-tester) [b3] 61

62 Bilag 4 Oversigtskort over de Danske produktionsplatforme [b4 s. 19] Figur 20 Feltkort over den Danske del af Nordsøen 62

63 Bilag 5 De-gasser F1 designtegninger Figur 21 viser De-gasser F1 design med mål Figur 22 Viser indsatser i de-gasser F1 63

64 Bilag 6 Udregninger for de-gasser areal og rumfang Beskrivelse Mål [m] Bemærkninger Længde 4,741 Målt fra wier-plade til endebund Diameter 1,450 Hele beholderens diameter Radius 0,725 d/2 Højde 1,100 Normal drifts niveau i forhold til wier-plade Alle mål beregnes i SI enheder, medmindre andet er angivet De-gasserens total tværsnitsareal: Wier-pladen betragtes som en korde i en cirkel, hvor pilhøjden bliver Der konstrueres en retvinklet trekant med radius som hypotenuse (c) og den halve kordelængde som modstående katete (b), hvor den hosliggende katete (a) bliver og den modstående katete (b) vinklen (v) findes ved kordens længde (k) = wier-pladen bliver vinkel mellem radianer (v rad ) bliver Arealet over wier-pladen, markeret med sort fyld udtrykker den del af de-gasserens tværsnitsareal der ikke bliver brugt under daglig drift 64

65 De-gasserens nytte tværsnitsareal bliver De-gasserens nytterumfang bliver Nb: Endebund er ikke medregnet her og der er heller ikke fratrukket det rumfang som indsats og interne rør optager, hvilket giver anledning til, at de-gasserens reelle nytterumfang er mindre end det beregnede. 65

66 Bilag 7 Uddrag fra laboratorieanalyse udleveret af Maersk Oil 66

67 67

68 68

69 Bilag 8 Uddrag fra et studie for PDW behandling 2010 udleveret af Maersk Oil 69