Olje-, vann- og gasseparasjon.

Oljen som pumpes opp til oljerigger er ikke ren, men en blanding av olje, vann og gass. Hensikten med separasjonsprosessen av denne blandingen er å få forholdsvis ren olje og gass til eksport og relativt rent ”produsert vann” som kan slippes ut i havet eller reinjiseres. Dette gjøres i flere prosesser og denne oppgaven skal ta for seg disse veldig generelt.

1. trinn oljen når er en 3-fase separator som har som hensikt å grovseparere de tre forskjellige fasene som er med i den originale oljestrømmen. Separatoren er skissert i figur 1. Separatortanken består av et innløp og tre utløp, for henholdsvis vann, olje og gass. Gass har lav tetthet og vil stige til toppen og ut gjennom gassutløpet som er plassert i taket av tanken. Olje har lavere tetthet enn vann og vil flyte på toppen av vannet, men siden de har forholdsvis lik tetthet ligger det horisontale plater inne i tanken som hjelper disse å skille seg. En del av den originale oljestrømmen vil også være skummet, og disse platene vil også hjelpe til å ”kollapse” skummet slik at det også skiller seg i faser. Etter disse horisontale platene er det en vertikal plate som står etter vannavløpet og før oljeutløpet. Denne stopper vannet, som nå ligger på bunnen av tanken, mens olje som ligger på toppen av vannet renner over og ut i oljeavløpet.
3-fase.jpg
Figur 1: Skisse av 3-fase separasjon.


De tre fasene er nå grovseparert. Gassen inneholder fortsatt små mikrodråper av olje og vann, og går derfor videre til nye separasjonstrinn. Oljen inneholder fortsatt vann (normalt med 5 – 10 % vann i oljen etter første separasjonstrinn) og gass, og må separeres ytterligere. Vannet er også forurenset og må separeres videre for å evt. kunne dumpes tilbake i havet eller reinjiseres.

Separasjonsprosess.jpg
Figur 2: Skisse av separasjonsprosessen.


Oljen ut fra 3-fase separatoren går videre til en ny separator, blir tilsatt kjemikalier og varmet opp. Dette gjør at gassen og vannet separeres fra oljen. Gassen og dampen fra vannet, etter oppvarmingen, går så ut til gassutløpet fra 3-fase separatoren. Oljen går videre fra denne separatoren til en tredje hvor den blir påsatt strøm for å skille ut de siste mikroboblene med gass. Etter denne siste separasjonen er oljen klar for eksport og videre prosesser på land.

Gassen fra 3-fase separatoren går gjennom flere trinn med kondensatorer og væskeseparatorer hvor trykk og temperatur endres. I kondensatorene kjøles gassen ned slik at væsken i gassen kondenserer og væskeutskilleren separerer dette fra gassen. Væskeutskilleren klarer ikke å fjerne all væske, så gassen tørkes før den er klar til eksport. Noe av gassen vil også bli brent i gassfakkelen og noe kan også bli brukt til reinjisering.

Vannet fra 3-fase separatoren blir ført til en hydrosyklon. Denne innretningen benytter seg av tyngdeforskjell og tetthetsforskjell for å separere forurensninger fra vannet ved hjelp av sentrifugalkraft og at oljepartiklene vil flyte til toppen av vannet. Etter dette trinnet er vannet tilnærmet rent, men må gjennom noen prosesser til for å møte standardene for forurensningsgrad i.f.t. utslipp (40mg hydrokarboner/L vann).


Referanser:

Zhao L., Jiang M., Li F.(2008): “Separation Performance Research of Air-Injected De-Oil Hydrocyclone”, The 2nd International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering, s. 3005 – 3009.

Jaworski A. J., Meng G.(2009): “On-line measurement of separation dynamics in primary gas/oil/water separators: Challenges and technical solutions—A review”, Journal of Petroleum Science and Engineering, 68, s. 47 – 59.

Liao R., Chan C.W., Huang G.G.(2005): “Fuzzy logic controller for an oil separation process”, Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, s. 1045 – 1048.

Hendricks C. D., Sadek S.(1977): “Electric Field Enhanced Coalescence of Drops in Liquid Emulsions”, IEEE Transactions on Industry Applications, 5, s. 489 – 493.

Force forelesning 2010.