CENTRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO DA GUARDA COSTEIRA DOS EUA
Contrato Nº. HSCG32-10-C-R00003

UM RELATÓRIO DE TESTES EM OHMSETT LEONARDO, NJ NOVEMBRO 2011
Relatório Final
DIVISÃO DE PARADA DE PETRÓLEO DA AMERICAN POLLUTION CONTROL CORP

23 de janeiro de 2012

Abstrair

Em novembro de 2011, a Divisão de Parada de Petróleo da AMPOL participou dos testes físicos da Fase 2 de seu contrato com o Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da Guarda Costeira dos EUA para o desenvolvimento e teste de um sistema de recuperação de petróleo submerso na instalação ohmsett em Leonardo, Nova Jersey. O OSBORS (Oil Stop Bottom Oil Recovery System) completou uma bateria de testes. O componente-chave do OSBORS é a Bomba EDDY. Esta poderosa bomba pode ser anexada a uma escavadeira, como foi durante esses testes, ou montada em um veículo submersível de controle remoto chamado Sub Dragagem, e usada para remover óleo submerso altamente viscoso do fundo de um lago ou oceano.

O sistema usa uma câmera de alta definição para encontrar, monitorar e gravar ação na cabeça da bomba. Para os testes OHMSETT, três tipos de óleo altamente viscoso foram colocados em bandejas de teste submersas na parte inferior do tanque OHMSETT. Cada bandeja continha areia solta e vários obstáculos. O sistema foi capaz de remover efetivamente a maioria do óleo de cada bandeja em questão de minutos. Em um dos casos, o sistema removeu aproximadamente 90 % do óleo em seis minutos de tempo de bombeamento.

Devido à sucção tornadica única criada pela Bomba EDDY, nenhuma turbidez visível ou óleo disperso foi criado perto da bomba durante os testes. A análise das amostras coletadas confirmou que a operação de bombeamento não criou turbidez ou perturbou o óleo na água. Os materiais recuperados foram bombeados para o tipo separador de fase rolam os recipientes para iniciar a separação de óleo, água e sólidos e preparar a água recuperada para tratamento e posterior descarga in situ.

Propósito

O objetivo dos testes foi demonstrar a capacidade do sistema de remover efetivamente óleo submerso altamente viscoso de uma variedade de condições inferiores simuladas, e receber, manusear e separar o alto volume de materiais gerados da operação. Uma lista específica de tarefas deveria ser realizada e medida de acordo com o contrato e o plano de teste.

1.0 Introdução e Visão Geral

1.1 Descrição e propósito

Há uma necessidade amplamente reconhecida de tecnologia eficaz que possa remover óleo afundado suspenso no fundo dos corpos d’água. A Divisão de Pesquisa e Desenvolvimento da Guarda Costeira dos EUA concedeu um contrato à Oil Stop, uma divisão da AMPOL, para desenvolver e refinar esse sistema de recuperação de petróleo. O Oil Stop criou o Grupo OSBORS, que possui um pacote especializado de equipamentos projetados para remover óleo afundado e manusear os materiais recuperados. No coração da OSBORS está a Sub Dragagem da EDDY Pump Corporation. Este é um veículo de controle remoto equipado com uma bomba EDDY. Foram adicionados equipamentos adicionais de suporte superior para coleta, separação e descarte de materiais recuperados. Este sistema foi transportado para a instalação ohmsett em Leonardo, Nova Jersey. As datas das provas foram 17, 18 e 19 de novembro de 2011. As condições meteorológicas eram típicas de outono para esta área. Condições meteorológicas e tanques de teste específicos para cada um dos testes são mostradas posteriormente neste relatório.

O Plano de Teste osbors foi baseado em abordar conceitos de design conforme exigido pelo USCG RDC. O plano de teste foi definido em cinco segmentos projetados para coletar informações sobre cada um dos conceitos de design abaixo.

  1. Identificação positiva de óleo pesado no fundo
  2. Localização do óleo geo-referenciada dentro de 5 metros
  3. Dispersão mínima do óleo na coluna de água durante a remoção
  4. Observação, dados e feedback em tempo real
  5. Recuperação em vários tipos de condições do fundo do mar
  6. Operar em várias salinidades e condições de água
  7. Capaz de operar em água a 200 pés de profundidade
  8. Baixa manutenção do sistema
  9. Facilidade de operação/treinamento mínimo dos operadores necessários
  10. Durável e fácil de descontaminar
  11. Equipamento não afetado pelo óleo
  12. Opera em corrente de até 1,5 nós
  13. Opera em até 5 pés de mar
  14. Opera dia e noite
  15. Configura-se dentro de um dia após a chegada
  16. Trabalha com óleo altamente viscoso (2.000-100.000 cSt)
  17. Inclui um sistema de decantação adequado
  18. Inclui a capacidade de polir água decantada para descarte de volta ao corpo de água
  19. Sistema produz impacto mínimo para organismos benthic através da turbidez

(Os itens 7, 12 e 13 não foram abordados nos testes OHMSETT)

Os cinco segmentos foram desenhados da seguinte forma:

Test # Conceitos de Design de Título

1 Compatibilidade com Detecção de Óleo 1, 2, 4

2 Remoção de Óleo do Andar do Mar 3, 4, 5, 6, 9, 11, 14, 16

3 Mobilização 8, 9, 10, 11, 15

4 Manobrabilidade 5, 9, 14, 19

5 Materiais superiores Manuseio 4, 8, 9, 11, 14, 16, 17, 18

2.0 Métodos e Materiais

2.1 Configuração/bandejas e conteúdo

Para este conjunto de testes, quatro bandejas, 10 pés por 20 pés por 1 pé de profundidade, foram colocadas no fundo do tanque OHMSETT. Uma base de areia e obstáculos simulados, na forma de blocos de cimento e pilhas de lajes criaram o “fundo do mar” para os testes. Três tipos de óleo pesado foram colocados em diferentes tipos de areia, como mostrado na matriz a seguir.

Mesa 1. Características das bandejas de teste

Bandeja Nº. Tipo de Óleo Viscosidade cSt Cinza-sp Vol. Óleo Espessura do óleo Tipo de areia Profundidade da areia
2 Tesoro w/o Diesel 75,000 1.05 @ 21.6 c 400 garotas 4″ Pedreiro 2″
7 Sundex & Barite 175,000 1.09 @ 21.6 c 80 garotas 4″ Pedreiro 6″
9 Sundex & Barite 100,000 1.09 @ 21.6 c 35 garotas 1″ Pedreiro 3″
10 Tesoro & 2,5% Diesel 80,000 1.07 @ 22.5 c 60 garotas 1/2 – 6″ Concreto 3″-9″

Mesa 2. Condições Físicas

Número de Trey Tempo Temperatura da água. Temperatura do ar. Velocidade do vento Direção do Vento Salinidade Visibilidade*
2 Nublado 51° 40° 5 – 10 mph Sudoeste 15,9 ppt Bom
7 Nublado 52° 53° 5 – 10 mph Sul 15,9 ppt Bom
9 Chuva 52° 53° 2 – 3 mph Sudoeste 15,9 ppt Bom
10 Nublado 50° 42° 5 – 10 mph Sudoeste 15,9 ppt Bom

* Visibilidade no monitor de câmera e vídeo

2.2 Abordagem Técnica e Componentes

Por se trata de uma operação de recuperação de óleo submersa, a remoção de um alto volume de água junto com o óleo era inevitável e tinha que ser preparada para a operação do sistema. Uma vez que o objetivo final é a remoção efetiva do óleo, a eficiência, como em termos de relação óleo-água no produto recuperado não foi um fator quantitativo, ou qualitativo, como pode ser com a recuperação do óleo superficial. O material recuperado (óleo, água e sólidos) foi bombeado das bandejas para um dos dois tanques de coleta. Foi utilizado um total de 120 pés de mangueira de transferência da bomba para abrir descarga nos tanques de coleta. Um dos tanques de coleta (25. Yd.) era um separador de fase superior aberta (tanque de desaguamento). O outro era um tanque de recebimento de líquido a granel fechado (30. Yd.).

Previa-se que a alta energia da descarga aberta no tanque geraria uma aeração forçada dos materiais, e havia uma possibilidade real de que parte do óleo reflutuaria, pelo menos temporariamente. Para aproveitar esta oportunidade, um skimmer Rope Mop foi montado em um canto do tanque de coleta de topo aberto para remover o material flutuante oleoso da superfície do tanque. Um simples skimmer de superfície “bico de pato” também estava disponível no caso de o sistema de esfregão de corda não conseguir lidar com o óleo viscoso.

O separador de fase é equipado com uma pastilha de malha de aço inoxidável e um fundo secundário. Além disso, um pano de filtro de malha de 200 mícrons foi fixado no interior do tanque. Um sistema de bombeamento de descarga de água consistia em uma bomba de diafragma recíproca a partir da parte inferior secundária do separador de fase e através de um filtro de saco de recipiente duplo. Dois tipos de sacos foram experimentados durante o teste: um saco de remoção de sólidos de 100 mícrons e um filtro de remoção sólido de 100 mícrons aprimorado com malha de polipropileno coletor de óleo. A partir deste ponto, a água foi devolvida ao tanque OHMSETT depois de passar por outro filtro de saco oleofílico preso ao final da mangueira de descarga. Este também foi um ponto de amostragem crítico para demonstrar a capacidade do sistema de descarregar água com um nível aceitável de teor de óleo.

Como não era prático operar o Subdrodo de controle remoto no OHMSETT, a Bomba EDDY foi alojada em uma estrutura personalizada presa ao braço de uma escavadeira de grau de construção e operada hidráulicamente.

O funcionamento da bomba foi controlado com ativação do pedal do pé. Havia uma câmera de vídeo digital presa ao quadro da bomba e um monitor de circuito fechado foi instalado na cabine da escavadeira para que o operador pudesse localizar o óleo e monitorar o andamento da operação de recuperação de óleo.

Inicialmente, um par de rodas foi anexado à moldura da bomba. A bomba também foi equipada com uma mortalha de rocha giratória para desviar rochas maiores e detritos de entrar na entrada da bomba. Após a primeira operação de recuperação do óleo, ambos os itens foram removidos quando ficou evidente que as rodas mantiveram a boca da bomba muito longe da superfície, fazendo com que a bomba retirasse muita água em relação ao volume de óleo removido. Depois de remover a mortalha de rocha, um tubo de 6 polegadas de diâmetro foi adicionado à entrada de sucção para permitir uma melhor localização do óleo.

Ferramentas de coleta e medição de amostras

Um amostrador de zona com alça telescópia foi utilizado para coletar amostras na área da operação de bombeamento. Foram coletadas amostras para entrar na turbidez de base e fundo e teor de óleo na água, antes do início das operações de bombeamento. Um sampler de captura (frasco aberto) foi usado para coletar amostras dos tanques de coleta e da descarga de “água limpa”. Foram utilizados analisadores de campo portáteis para testes de turbidez e amostras de teor de óleo na água. Equipamentos e dados de laboratório também foram fornecidos pela OHMSETT para dados básicos. Uma lista completa de componentes com breves descrições é fornecida no Apêndice B.

2.3 Testes Operacionais.

2.3.1. – Montagem e mobilização

um. O conjunto consistia em anexar o quadro da bomba EDDY ao braço da escavadeira e instalar e conectar a câmera. A caixa de transporte que segurava os componentes EPC e a bomba EDDY foi pré-posicionada no chão perto do tanque de teste. Esta operação exigiu dois trabalhadores (ambos da EDDY Pump Corporation) e ferramentas manuais normais, e foi realizada em menos de duas (2) horas.

b. As mangueiras de transferência de material foram conectadas e presas uma vez que a escavadeira estava posicionada sobre as bandejas. As mangueiras foram equipadas com flanges e juntas padrão de 8 orifícios. As correias de catraca foram usadas para fixar as mangueiras ao longo do braço da escavadeira e a grade lateral do tanque de teste. Esta operação envolveu quatro trabalhadores, e foi realizada em uma (1) hora.

c. A configuração do sistema de separação foi realizada simultaneamente às duas operações acima. Dois trabalhadores instalaram o revestimento do pano do filtro no tanque separador de fase. Uma empilhadeira foi usada para colocar o skimmer de esfregão de corda em cima do tanque de coleta. (Nota: Isso poderia ter sido feito manualmente separando a máquina de esfregão de sua panela de óleo.). A bomba de descarga de água foi conectada à descarga do tanque de coleta e ao filtro de sólidos de recipiente duplo através de mangueiras equipadas com encaixes Camlock sem ferramentas. Esta operação levou aproximadamente 1,5 horas.

d. Ao todo, incluindo alguns ajustes e testes no sistema, todo o sistema estava operacional dentro de 5 horas após a chegada. Portanto, em resposta ao ponto de teste nº 15, Configura-se dentro de 12 horas após a chegada, o OSBORS, no modo escavador, satisfazia claramente essa exigência.

2.3.2. Remoção de óleo

A maioria dos pontos-chave exigidos do plano de teste são abordados durante a recuperação do óleo e o manuseio subsequente de materiais. Esses pontos-chave serão observados abaixo no relatório das operações em cada bandeja.

Bandeja 9 – 18 de novembro de 2011

A bandeja 9 tinha três pilhas de blocos de cimento colocados nas bordas do óleo. O óleo foi colocado em uma linha bastante uniforme diagonalmente através da bandeja em cima de uma camada relativamente mesmo de 3 polegadas de areia de pedreiro. Os dados de Ohmsett relataram uma camada de 1 polegada de óleo tipo Sundex (Barite infundido) e um volume total de 35 galões. Uma amostra de fundo foi coletada dentro de 1 pé acima da bandeja de teste. A análise indicou 1,7 NTUs de turbidez e zero teor de óleo na água.

A recuperação da Bandeja 9 começou às 12:03 e continuou até aproximadamente 12:10, com um tempo decorrido de 7 minutos, e uma duração real de bombeamento de 5 minutos. A bomba foi operada a 1600 RPM, fornecendo uma taxa de bombeamento de 800 GPM. Esta foi a primeira operação de bandeja. A bomba EDDY estava equipada com as rodas na caixa e a mortalha de rocha. Como resultado da alta taxa de bomba de volume e da cabeça de sucção sendo elevada muito alta acima do óleo, um alto volume de água foi transferido, e o tanque de coleta (capacidade de 6000 galões) foi rapidamente preenchido para perto do nível máximo (medido 5100 galões). Outro resultado mostrou que, embora apenas uma pequena porcentagem do óleo tenha sido removida, a energia na descarga aberta no tanque de coleta aerou o óleo, e ele flutuou na superfície. No entanto, a polia ponderada na máquina de esfregão de corda foi derrubada de lado pela força da descarga, e a máquina de esfregão não foi acionada.

A desaguamento do tanque de coleta começou. Usando uma bomba de utilidade, o tanque de coleta foi desenhado para quase vazio em 1 hora. Nenhum óleo superficial foi removido do tanque de coleta neste momento. Uma amostra foi apreendida na descarga aberta. A turbidez era alta porque a areia fina da alvenaria era menor do que os 100 filtros de míccro poderiam pegar. O óleo na água foi inferior a 10 ppm.

Às 13h55, a operação de remoção do óleo foi reiniciado e continuou até as 14h20. O operador da bomba/escavadeira acionou a bomba intermitentemente enquanto pairava sobre as manchas de óleo na tentativa de reduzir a ingestão de água. O operador foi um aprendiz rápido e foi capaz de remover quase todo o óleo visível da bandeja antes de encher o tanque de coleta. Os obstáculos não impediram a operação da bomba nem a visibilidade do operador. O volume total de material removido foi de 3.100 galões. Novamente, como durante a primeira operação de bombeamento, a energia de descarga ajudou na reflutuação do óleo. As medições da espessura do material petrolífero na superfície do tanque de coleta indicaram um volume de 55 galões (Volume do Tanque = 101 galões por polegada). Uma amostra deste material flutuante foi desnatado com o sampler grab para análise no laboratório OHMSETT. Utilizando uma centrífuga e testes para o teor básico de sedimentos e água no óleo, os resultados foram:

Água – 50,6%
Sedimentos – 2,6%
Petróleo – 46,8% (ou 25,75 galões de óleo)

Claro, este volume de 55 galões é apenas o óleo reflutuado. Ao drenar o separador de fases mais tarde, uma quantidade indeterminada de óleo estava aderindo ao pano de filtro dentro. A observação visual da bandeja de teste revelou pequenas manchas, principalmente em gotículas espalhadas, de óleo na bandeja. Foi acordado mutuamente pelos observadores que 90% do óleo havia sido removido da bandeja.

Dados Básicos (Bandeja 9):
Remoção total do óleo de tempo: 32 minutos
Bombeamento total de tempo: 12 minutos
Volume total bombeado: 8.200 galões
Volume médio: 683,3 galões por minuto
Sólidos estimados: 500 galões
Óleo estimado recuperado: 31 galões
Nível de turbidez (Pré-bombeamento) – 1,7 NTUs
Nível de óleo na água (pré-bombeamento) – 0 ppm
Nível de turbidez (durante o bombeamento) – 1,7 NTUs
Nível de óleo na água (Durante o bombeamento) – 0 ppm
Volume decantado: 6.590 galões
Água decantada óleo-na-água – 8 PPM

Bandeja 10 – 18 de novembro de 2011

As operações de recuperação de óleo da bandeja 10 começaram por volta das 15h24 e continuaram intermitentemente até as 15h44. Duas pilhas de lajes foram localizadas ao longo das bordas, de uma faixa contínua de óleo. Os dados da OHMSETT indicaram que havia 60 galões de óleo Tesoro “Decant” misturado com 2,5% de diesel. A espessura do óleo variou de 6 polegadas em uma extremidade e foi gradualmente diluída para 1/2 polegada na extremidade oposta. A bomba estava programada para ser operada a 1200 RPM, o que proporcionou uma taxa de bombeamento de aproximadamente 800 GPM. 1200 RPM parece ser a taxa mais baixa na qual a bomba funcionará efetivamente. O kit de roda e a mortalha de rocha ainda estavam presos à carcaça da bomba. Esta bandeja tinha 11 polegadas de areia. Nós pretendemos fazer uma breve bomba de teste para saber se as rodas afundariam na areia e permitiriam que a entrada da bomba se aproximasse do óleo.

As janelas de visualização subaquáticas na lateral do tanque OHMSETT permitiram uma boa visão lateral da cabeça de sucção da bomba e sua posição relativa ao produto. Como configurado com o kit de roda e a mortalha de rocha anexada, a extremidade da entrada da bomba foi de 9 polegadas “fora do chão”. As rodas afundaram na areia e a bomba estava removendo o óleo, mas era óbvio que o sistema seria mais eficiente, pelo menos nessas condições, se as rodas e a mortalha fossem removidas.

A decisão foi tomada para cessar as operações por hoje. O plano era remover as rodas e a mortalha de rocha, e adicionar uma extensão de seis polegadas à entrada da bomba. Esta extensão permitiria uma segmentação mais precisa do óleo sem preocupação com os suportes das rodas. A gravação das operações da Bandeja 10 começaria oficialmente no dia seguinte.

Bandeja 10 – 19 de novembro de 2012

A remoção das rodas e da mortalha de rocha foi realizada em cerca de uma hora. Um tubo de aço de quatro polegadas de diâmetro foi localizado e cortado. OHMSETT ajudou na soldagem até o final da entrada da bomba. A fita despojada foi fixada até o final do bocal para fornecer um ponto de referência mais preciso ao operador.

Foram colhidas amostras de fundo para turbidez e óleo na água.

A modificação na extremidade da bomba provou ser um ajuste mais benéfico. O operador poderia se concentrar em mirar as manchas de óleo, e manobrar a bomba mais livremente sem grande preocupação com obstáculos. Quando os obstáculos estavam na área, o tubo estreito de 4 polegadas permitia uma remoção mais precisa e completa do óleo. O operador da escavadeira rapidamente dominou a técnica de mirar o óleo. Sua experiência em área sensível e dragagem de sedimentos contaminados foi aplicável às melhores técnicas de remoção de óleo.

A operação de bombeamento durou um total de 14 minutos. A bomba foi parada e iniciada com frequência enquanto o operador se esforçava para uma remoção eficiente. No início da operação concordamos que tentaríamos ao máximo limpar os 60 galões de óleo da bandeja antes que o tanque de coleta fosse preenchido. No momento em que o tanque de coleta foi preenchido, havia apenas pequenas manchas de óleo restantes na bandeja. A avaliação visual estimou que mais de 90% do óleo foi removido.

A descarga da operação de recuperação foi bombeada para um separador de fase superior aberta. Mais uma vez, a aeração da descarga permitiu que uma quantidade considerável de óleo reflutue para a superfície. Uma técnica de skimming açude usando uma bomba de diafragma e uma pequena extremidade em forma de bico de pato na mangueira de sucção foi usada para limpar a superfície do material oleoso. Dois tambores de 55 galões foram preenchidos. A operação de decantação da água começou pelo desenho do fundo do separador de fases. Uma amostra foi retirada da descarga aberta rio abaixo dos filtros do recipiente. Isso foi posteriormente analisado usando o analisador de conteúdo óleo-em-água de campo. Os resultados indicaram 8 óleos PPM na água.

Durante a descarga no tanque OHMSETT, notou-se que o fluxo de descarga era colorido e, obviamente, continha sólidos suspensos. Isso foi resultado do tamanho do micron da areia nas bandejas de teste ser menor do que os filtros de 100 mícrons nos recipientes. A pedido da OHMSETT, paramos de descarregar no tanque OHMSETT.

Bandeja 10 – Dados Básicos
Remoção total do óleo de tempo: 14 minutos
Bombeamento total de tempo: 8-9 minutos
Volume total bombeado: 5.200 galões
Volume médio: 611 galões por minuto
Sólidos estimados: 1200 galões
Óleo estimado recuperado: 55 galões
Nível de turbidez (Pré-bombeamento) – 1,7 NTUs
Nível de óleo na água (pré-bombeamento) – 0 ppm
Nível de turbidez (durante o bombeamento) – 1,7 NTUs
Nível de óleo na água (Durante o bombeamento) – 0 ppm
Volume decantado: 900 galões*
Água decantada óleo-na-água – 8 PPM

* A decantação cessou a pedido do OHMSETT devido ao alto teor de sólidos.

Bandeja 2 – 19 de novembro de 2011

A bandeja 2 tinha uma camada de 2 polegadas de areia de concreto e uma pilha de rochas no centro da bandeja. 350 galões de óleo de Tesoro (sem cortes com diesel) foram distribuídos uniformemente por toda a superfície da bandeja. A espessura do óleo foi de 3,5 a 4 polegadas. Esta bandeja tinha sido previamente trabalhada por outro empreiteiro, e o óleo tinha sido adicionado à sua superfície.

A estratégia para esta bandeja era maximizar a velocidade de recuperação. Nós orientamos o operador a fazer longas varreduras da bomba através da bandeja para recuperar o óleo o mais rápido possível. O vento de 10 mph causou uma ondulação na superfície da piscina e a visibilidade não era relativamente tão boa de cima. Sob a superfície, havia boa visibilidade. O bombeamento começou às 9h50 e funcionou intermitentemente até as 10h35, com um tempo de bombeamento real estimado de 16 minutos durante 45 minutos de operação. A descarga da bomba EDDY foi desviada para o tanque de rolagem superior fechado (Adler). Este tanque tem capacidade para 8.400 galões. O operador não teve problemas em manobrar a cabeça da bomba ao redor da pilha de pedras e através da bandeja. Perto das bordas da bandeja, foi necessário mais cuidado para evitar o contato com os suportes das rodas. No entanto, a remoção do óleo que abutting as paredes da bandeja foi realizada.

O bombeamento foi interrompido quando o tanque Adler continha 6.333 galões de material. A análise visual da bandeja estimada óleo foi removida de mais de 50% da superfície. O volume estimado de óleo removido foi de 200 galões. O material no tanque de coleta foi autorizado a se instalar durante o intervalo do meio-dia. Ao retornar, o tanque foi medido e foi determinado que cerca de 1260 galões de sólidos haviam sido descarregados no tanque. Isso provavelmente é resultado do objetivo do operador para a recuperação rápida sem levar em conta a quantidade de sólidos recuperados no processo.

O objetivo foi estabelecido no início do dia para operar em duas bandejas até o final do dia normal de trabalho. Embora todo o óleo pudesse ter sido removido da Bandeja 2 com mais capacidade de tanque de coleta, foi acordado que passamos para a bandeja final que continha o óleo mais pesado. O tanque Adler foi decantado no separador de fase superior aberta para abrir espaço para a próxima operação de recuperação da bandeja. 1400 galões foram decantados do tanque Adler para o separador de fase superior aberta.

Bandeja 2 – Dados Básicos
Remoção total do óleo de tempo: 45 minutos
Bombeamento total de tempo: 16 minutos
Volume total bombeado: 6.333 galões
Volume médio: 395 galões por minuto
Sólidos estimados: 1260 galões
Óleo estimado recuperado: 200 galões
Nível de turbidez (Pré-bombeamento) – 2.0 NTUs
Nível de óleo na água (pré-bombeamento) – 0 ppm
Nível de turbidez (durante o bombeamento) – 4.0 NTUs
Nível de óleo na água (Durante o bombeamento) – 0 ppm
Volume decantado: 1400 galões*
Água decantada óleo-em-água – Não amostrado

*Decantado diretamente para tanque secundário; não ao mar

Bandeja 7 – 19 de novembro de 2011

A bandeja 7 consistia de uma camada de 6 polegadas de areia de alvenaria na qual uma faixa de dois metros de largura de óleo Sundex foi colocada 4 polegadas de espessura diagonalmente através da bandeja. OHMSETT informou que 80 galões de óleo foram colocados na bandeja. Dois conjuntos de obstáculos foram colocados na borda do óleo em lados opostos. Uma extremidade desta bandeja estava muito perto das janelas de visualização subaquáticas do tanque OHMSETT.

O tempo total da operação de remoção do óleo foi de 23 minutos. O tempo estimado de bombeamento foi de 7 minutos. O material total removido foi de 3.166 galões. Como esta era a quarta bandeja trabalhada pelo operador da bomba da escavadeira, era óbvio que ele estava ganhando o conhecimento e a técnica para uma eficiente remoção de óleo. Ele começou e parou a bomba para atingir o óleo e reduzir a quantidade de sólidos tomados com o óleo. Ele também usou a inclinação e a capacidade articuladora do braço da escavadeira para manobrar suavemente a cabeça da bomba ao longo de uma linha de óleo que era margeada pela areia. Os obstáculos do bloco de concreto não impediram a recuperação, e o óleo dentro de uma polegada dos blocos foi efetivamente removido. Essencialmente, 100% do óleo foi removido. Também marcou a operação de recuperação mais eficiente, já que foram removidos 80 galões de óleo, mas apenas 3.166 galões de material total foram bombeados para o tanque de coleta.

Como antes, a decantação da água não foi tentada a pedido de OHMSETT.

Uma amostra do material oleoso flutuante foi apreendida e analisada. Os resultados do teste BS&W foram: 63,5 % de água, 3,0% sólidos, 33,5% de petróleo.

Bandeja 7 – Dados Básicos
Remoção total do óleo de tempo: 23 minutos
Bombeamento total de tempo: 7 minutos
Volume total bombeado: 3.166 galões
Volume médio: 452 galões por minut
Sólidos estimados: 360 galões
Óleo estimado recuperado: 80 galões
Nível de turbidez (Pré-bombeamento) – 2.0 NTUs
Nível de óleo na água (pré-bombeamento) – 0 ppm
Nível de turbidez (durante o bombeamento) – 9.0 NTUs*
Nível de óleo na água (Durante o bombeamento) – 0 ppm
Volume decantado: 0
Água decantada óleo-em-água – Não amostrado

* Turbidez considerável liberada da bomba quando a bomba foi desligada e o material drenado das mangueiras através da bomba quando estava submerso e apontado para baixo.

3.0 Discussão dos Experimentos

A seguir, uma discussão sobre o OSBORS e cada uma das metas indicadas da seção Métodos e Materiais.

Requisitos do Plano de Teste 3.1 – Conquistas e Lições Aprendidas

Compatibilidade com sistemas de detecção de óleo

A capacidade do sistema de câmeras da Bomba de fornecer feedback em tempo real como um tipo de relatório de vídeo foi testada. A câmera de vídeo do circuito fechado no nariz da bomba foi ativada para permitir que o operador e outros espectadores confirmassem a localização do material a ser removido. A câmera também auxiliou o operador na determinação da taxa de remoção em uma base instantânea, bem como onde a bomba deve ser vertical e lateralmente, a fim de maximizar a eficiência de remoção, ou seja, o maior óleo com menos sólidos e água. Os vídeos forneceram uma confirmação visual dos principais resultados dos testes.

Antes de nos aproximarmos de cada uma das bandejas, estudamos os dados fornecidos pela OHMSETT na forma de diagramas que ilustram a forma e a localização do óleo na bandeja. A estratégia foi discutida na melhor abordagem para remover as maiores concentrações de petróleo primeiro. Se dados semelhantes fossem fornecidos por tecnologias de detecção e imagem de óleo, a mesma abordagem seria feita.

Lições aprendidas

  • Duas câmeras são melhores que uma. O operador sugeriu que se tivéssemos duas câmeras de asa focadas na área de bombeamento, em vez de uma diretamente na linha, que ele poderia ser mais preciso.
  • A iluminação será necessária para operações do mundo real. Sabemos que isso vai entrar. No entanto, a clareza da água no tanque OHMSETT não exigiu iluminação.
  • A embarcação de suporte para o OSBORS, seja no modo Sub Dragagem ou Escavadeira, deve ter instrumentação GPS de precisão para direcionar o óleo localizado pela tecnologia de detecção.

Remoção de óleo do fundo do mar

Uma prioridade dos testes foi extrair óleo de uma série de bandejas de vários tipos de obstáculos próximos. Bandejas foram dispostas na parte inferior do tanque de teste OHMSETT. Estas bandejas continham diferentes tipos de óleo, todos com gravidades específicas maiores que a água no tanque de teste. As viscosidades variaram de 75.000 a 175.000 centistokes. Óleos de alta viscosidade não foram um problema para a bomba EDDY. Como a bomba EDDY é uma bomba de dragagem, e foi projetada para transferir até 80% de sólidos em chorume, ele simplesmente manuseou o óleo de alta viscosidade como se fosse um sólido. O volume de água que está sendo bombeado também ajudou no transporte do óleo viscoso através da tubulação e mangueiras.

Como esperado, uma grande porcentagem de água, em relação ao óleo e sólidos, foi removida. Além disso, os tanques de coleta utilizados para este teste eram essencialmente modelos de escala dos que seriam utilizados no campo. Tanques maiores podem ser facilmente adaptados para lidar com grandes volumes de água oleosa, deslizando o óleo da superfície, filtrando a água e decantando-a de volta para o corpo da água.

Mesa 3. Volume/tempo de desempenho
Bandeja Tipo de produto Duração (min) PumpTime (min) RPM Taxa (gpm) Volume (gal) % Remoção de óleo
9 Sundex 32 12 1,600 683 8,200 85%
10 Tesoro com Diesel 14 9 1,200 611 5,200 91%
2 Tesoro 45 16 1,300 395 5,000 60%
7 Sundex 23 7 1,200 360 3,166 98%

Outro aspecto do teste foi determinar a quantidade de turbidez gerada a partir da operação. Amostras de água para detectar turbidez foram coletadas como descrito acima. Os resultados mostraram que essencialmente nenhuma turbidez foi produzida por esta ação de bombeamento. Isto é resultado do tipo de areia utilizada e do sistema de bombeamento do vórtice, que foi especificamente projetado para não perturbar sedimentos inferiores próximos durante o bombeamento de materiais.

Também foi necessário determinar se o óleo estava sendo dispersado na água circundante. Amostras da zona foram colhidas na área da cabeça da bomba para determinar se a operação estava dispersando óleo na água ao redor da operação. A análise dessas amostras indicou que nenhum óleo foi dispersado durante a operação de bombeamento. A visibilidade foi excelente no Tanque de Teste, tanto de cima quanto através de orifícios de porta perto das bandejas de teste. A observação visual mostrou que essencialmente não houve redistribuição de óleo na água circundante durante o bombeamento.

A Bomba OSBORS mostrou que poderia operar perto de paredes verticais, estacas de rocha e obstruções verticais, como blocos de concreto. O operador poderia manobrar o nariz da bomba bem perto dessas obstruções. A câmera digital funcionou muito bem.

Os testes realizados foram na água com uma salinidade de aproximadamente 15 ppt, o que é típico da água do mar de baixa salinidade. Não há razão para o sistema de bomba não operar em qualquer tipo de água, desde água doce até condições super salinas (superiores a 35 ppt), desde que o produto esteja submerso e descansando sobre o fundo do oceano.

Lições aprendidas

  • Uma sonda de sensoriamento inferior seria útil. Uma simples haste de contato que ativaria uma luz, ou emitiria um som audível, ajudaria o operador fornecendo um sinal de que ele pode acionar a bomba e o material alvo. Isso ajudaria a reduzir apenas o bombeamento de água livre.
  • Uma válvula de verificação unidirecional deve ser instalada em um ponto adequado na linha de fluxo. Quando o bombeamento cessou e a bomba permaneceu suspensa, apontando para baixo, os materiais ainda na linha de fluxo seriam drenados. Isso criou turbidez desnecessária na área e também poderia permitir a liberação de óleo bombeado.

Mobilização

Todos os componentes chegaram às instalações da OHMSETT no transporte comercial ou privado de caminhões. Um registro de cada item chegando e sendo descarregado foi registrado. Cada componente foi nomeado apropriadamente no inventário. Fotos foram tiradas para confirmar a entrega e condição de cada item.

A montagem do sistema foi realizada por cinco (5) membros da equipe OSBORS com assistência ocasional do pessoal da OHMSETT. As seguintes informações foram registradas.

  • Hora da montagem, desde a chegada até pronta para operação: 5 horas
  • Número de pessoal necessário para montagem: 5
  • Ferramentas necessárias: Ferramentas manuais padrão e ferramentas elétricas operadas por bateria
  • Equipamento auxiliar necessário: Empilhadeira ou guindaste (Escavadeira também foi utilizada)
  • Espaço total necessário. Montagem: 100 pés quadrados; Operação: 750 pés quadrados
  • Peso total dos componentes: 76.200 libras (Escavadeira = 54.300 Lbs.)

3.1 Desmontagem e Descontaminação

A desmontagem do equipamento foi observada pela equipe e pelos observadores da Guarda Costeira, mas não cronometrado. Itens que exigiam descontaminação antes do transporte público incluídos; todas as mangueiras, o conjunto da bomba e os acessórios da armação da bomba, como rodas. Os principais itens que não necessitavam de descontaminação incluíam a escavadeira, incluindo trilhos e hidráulica. A limpeza da maioria dos componentes foi realizada utilizando-se arruelas de pressão na laje de lavagem da OHMSETT. Os tanques de coleta foram bombeados e lavados usando caminhões de vácuo contraídos. As mangueiras necessitavam de limpeza especial para remover o resíduo oleoso de dentro. Isso foi realizado fora do local pelo empreiteiro de aluguel de equipamentos.

Manobrabilidade

O operador da bomba controlada pela escavadeira foi obrigado a manobrar entre os obstáculos para remover a quantidade fixa de óleo altamente viscoso deitado na areia nas Bandejas. Foi registrado o volume de óleo, água e sólidos retirados em um período de tempo medido.

Por orientação visual, a bomba da escavadeira foi posicionada logo acima do óleo submerso enquanto envolvia a bomba. A cabeça de sucção foi lentamente reduzida até que a eficiência máxima de remoção do óleo fosse alcançada. Isso foi verificado pelo sistema de vídeo digital. A cabeça da bomba foi então manobrada lateralmente entre os obstáculos até que a quantidade máxima de óleo fosse removida, conforme verificado por câmera de vídeo e observadores externos que estavam em comunicação verbal com o operador. Os resultados mostraram que o Sistema OSBORS manobrava muito bem entre e ao lado dos obstáculos.

A bomba foi observada de cima do tanque de teste, e de janelas na lateral do tanque. Um vídeo digital foi feito de toda a operação de bombeamento. O interesse era como a cabeça da bomba se movia pelos lados da bandeja de teste e os obstáculos colocados nas bandejas. A cabeça da bomba é bastante pesada, e pode derrubar as pilhas de blocos e pedras planas. Durante a limpeza real, pode ser aconselhável evitar objetos como corais, mas rastrear objetos maiores, como pedras e pedregulhos. A bomba pode ser operada bem perto de itens sensíveis, como algas e benthos, já que não perturba a área a mais de alguns centímetros da cabeça.

Como o sistema da escavadeira é um modo viável de recuperação, notou-se que a escavadeira em si não era complicada de manobrar e operar, mesmo nos bairros apertados da estrada de acesso elevada do tanque. Ele precisou ser elevado aproximadamente 4 polegadas para a tampa para limpar os trilhos de segurança ao lado do tanque de teste. Isso foi facilmente realizado usando placas de andaimes de 2 polegadas de espessura.

O seguinte foi registrado para a escavadeira/bomba durante esta operação:

  • Comprimento de alcance da frente das faixas de acionamento: 28 Pés.
  • Alcance vertical: 22 Pés.
  • Faixa de movimento lado a lado (arco de faixa) – Conforme implantado: 180 Deg. Em teoria: 360 Deg.
  • Controle de hover: 1 polegada
  • Ângulo de inclinação: 160 Deg.

Lições aprendidas

  • No modo escavador, é necessário observação e planejamento cuidadosos para evitar pontos de aperto na mangueira de descarga.

5. Manuseio de materiais laterais superiores

Uma série de testes foram realizados quanto à capacidade do OSBORS de recolher todos os materiais bombeados da dragagem Sub, separar esses materiais em sólidos, óleo e água, e manusear cada um desses materiais no que diz respeito ao armazenamento e descarte.

Os materiais bombeados foram coletados em um Separador de Fase Baker de 5.100 litros ou em um Tanque Adler de 8.400 litros. O tanque Baker estava aberto e o Adler estava fechado. O tanque Baker foi medido de acordo com a capacidade relatada do fornecedor de 101,7 galões por polegada. O tanque Adler incluiu uma mesa de cinta que auxiliou na medição do volume com uma medida de tubo e fita para determinar o volume de materiais nos tanques em momentos apropriados. O óleo submerso foi transformado pelo processo de bombeamento para uma mousse de água em óleo que flutuava sobre os tanques. Este mousse é difícil para a maioria dos tipos de skimmers para lidar, pois não flui, mesmo quando colocado em uma superfície inclinada. Um skimmer rope mop foi usado para ajudar a remover o produto flutuante. O material oleoso se apegou ao esfregão da corda, mas os rolos de rodo não foram totalmente eficazes na remoção do óleo do esfregão. O óleo grosso se acumularia nos rolos e os rolos perderiam o atrito para segurar e impulsionar o esfregão. O esfregão de corda não era totalmente ineficaz, mas o processo era lento. O uso de um simples acessório de mangueira em forma de bico de pato através da bomba de diafragma mostrou-se mais conveniente. Era evidente que nem todo o óleo foi reflutuado. A água entre a mousse flutuante e o fundo do tanque continha partículas de óleo suspensas. No entanto, como a água foi decantada do fundo do separador de fase, parecia que a combinação do pano de filtro e os sólidos acumulados criava uma barreira de filtro que aprisionava e impedia qualquer óleo apreciável de ficar preso na água decantada.

Esta água decantada foi bombeada de volta para o tanque de teste depois de executá-la através de um sistema de filtragem de saco de cilindro duplo. Dois tipos de sacos de filtro foram utilizados nos recipientes. Ambos tinham 100 mícrons avaliados. Esta água foi testada para o conteúdo do óleo usando uma amostra de captura na descarga aberta de volta ao tanque de teste.

Tem sido um grande objetivo do OSBORS aumentar o sistema de bombeamento com componentes de tratamento de lado superior que estão prontamente disponíveis em todas as regiões geográficas onde o sistema pode ser implantado. Tanques de coleta, como caixas roll-off, tanques frac e separadores de fase são oferecidos por fornecedores em todas as áreas costeiras dos Estados Unidos. Da mesma forma, onde quer que haja exploração de petróleo e gás ou atividade petroquímica em todo o mundo, esses tipos de ferramentas podem ser originadas e alugadas. O mesmo pode ser dito para o sistema de filtragem de recipiente duplo. O fato de o sistema ter conseguido demonstrar a capacidade de receber os materiais, processar a água decantada e manusear os sólidos, utilizando equipamentos localizados localmente, foi um evento positivo do teste.

Lições aprendidas

  • O separador de fase é um componente valioso. Em uma operação em larga escala, não tem capacidade suficiente para ser o tanque de coleta de material primário e inicial. Se houvesse várias configurações lado a lado, elas poderiam ser viáveis, mas a operação de recuperação de óleo teria que cessar enquanto mangueiras de descarga eram movidas de um tanque cheio para um tanque vazio.
  • Os tanques Frac de tamanho completo (400-500 Bbl) podem ser mais adequados como o tanque de coleta principal. Os materiais podem ser transferidos para o separador de fase para tratamento intermitente e preparação para decantação de água e remoção de óleo superficial.
  • A aeração criada pela alta energia da descarga ajudou na reflutuação de uma porcentagem do óleo. Um sistema adequado de skimmer e de coleta de óleo de superfície deve ser um componente permanente do sistema de tratamento lateral superior.
  • Tanques de topo abertos parecem dar mais versatilidade do que tanques fechados. No entanto, isso pode ser um problema na permissão durante operações de campo, particularmente operações transmitidas pela água, de modo que alternativas para abrir tanques superiores devem ser revistas e planejadas.
  • Uma variedade de tamanhos de filtro deve estar disponível. A maioria das areias das praias são maiores que 100 mícrons, mas as areias utilizadas neste teste eram obviamente menores do que o tamanho da malha e, portanto, os sólidos não foram adequadamente filtrados para descarga.

 

Requisitos Gerais

  • Fácil de operar e requer treinamento mínimo. Qualquer operador de escavadeira experiente pode dominar rapidamente as técnicas necessárias para operar a bomba.
  • Durabilidade do Equipamento e Facilidade de Descontaminação. Não houve problemas mecânicos com nenhum dos equipamentos utilizados no sistema. Todos os componentes, com exceção das mangueiras de transferência, foram adequadamente descontaminados utilizando arruelas de pressão de água quente.
  • Capacidade de operar dia e noite. A operação noturna não foi especificamente testada, mas não há razão para acreditar que, com a iluminação adequada, os componentes superiores não poderiam ser operados com segurança.
  • Operar com Impacto Mínimo para o Ecossistema Benthic – No modo escavador, o sistema terá um impacto muito mínimo no ecossistema benthic. Na maioria das vezes, mesmo o fim da entrada de sucção não estava em contato direto com a superfície inferior. Há uma probabilidade de que epibenthos próximos e alguns infauna serão sugados para a bomba poderosa. Estes organismos serão destruídos pela poderosa bomba. No entanto, em relação a uma operação convencional de dragagem com um balde ou cabeça de corte, o OSBORS seria muito menos impactante.

4.0 Resultados e Conclusões

Os testes de recuperação resultaram em até 97% do óleo recuperado de cada Bandeja. Um volume considerável de água foi recuperado em todos os casos. Era óbvio para todos os observadores que todo o volume de óleo poderia ter sido removido de todas as bandejas se a capacidade do tanque de coleta tivesse sido maior.

O manuseio de sólidos pela bomba foi extraordinário. A manobrabilidade da unidade era dependente do operador, mas apenas uma quantidade mínima de treinamento foi necessária para tornar um novo operador adequadamente qualificado na técnica de recuperação para completar os testes.

O decantamento de óleo e água e a remoção gratuita de óleo dos tanques de armazenamento não foram um sucesso total, mas o conhecimento suficiente foi alcançado para demonstrar a viabilidade do sistema como foi projetado para os testes. A principal questão observada é que, devido ao alto volume de materiais recuperados pela bomba, é preciso desenvolver uma operação de decantação mais fluida e contínua para permitir o bombeamento ininterrupto de recuperação.

No modo escavador, as limitações do sistema, como testado, incluíam seu alcance e profundidade de água em que o sistema poderia ser usado. Existem escavadeiras “long stick” que permitirão a operação em até 50 pés de profundidade de água. Não há razão para duvidar que o sistema funcionará como demonstrado em águas mais profundas. A pegada dos componentes pode ser operada a partir de uma barcaça padrão de deck ou plataforma flutuante de tamanho semelhante. O uso da bomba EDDY com a Sub dragagem subaquática controlada remotamente resolverá a maioria das questões de alcance e profundidade. A Sub Dragagem pode operar e bombear óleo a partir de 200 pés de profundidade e pode variar até 350 pés de distância do terminal umbilical.

5.0 Resumo

Os testes na OHMSETT mostraram-se muito valiosos no desenvolvimento do OSBORS. Algumas áreas superaram as expectativas. Alguns aspectos responderam a incertezas. Deficiências foram notadas, mas não muito alarmantes. O USCG-RDC havia estabelecido uma lista de conceitos de design a serem abordados nos testes. Dos dezenove itens da lista, quinze foram capazes de ser abordados, até certo ponto, durante o teste OHMSETT. Pode-se justificar que alguns dos itens tinham valor mais crítico do que outros na avaliação geral. Se alguém colocasse mais gravidade na capacidade do sistema de remover óleo afundado do ambiente, em primeiro lugar, então o consenso seria que o teste seria um sucesso. No final, os testes forneceram confiança de que o OSBORS está pronto para o campo e pode ser uma ferramenta muito viável na recuperação do óleo do fundo do mar.

Componentes

1. Bomba EDDY

2. Escavadeira CAT 320DD

3. Mangueiras – Mangueira do tipo caminhão-tanque de 4 polegadas com conexões de flange ANSI; Mangueira de sucção tipo caminhão de tanque de 3 polegadas com encaixes camlock; Mangueira de descarga de PVC de 3 polegadas com encaixes camlock

4. Separador de fase de padeiro – Essas unidades utilizam uma mídia de filtro descartável (pano de filtro) que aumenta a eficiência de desaguamento. A caixa pode ser limpa sem remover quaisquer componentes ou painéis de filtro devido ao espaço entre as telas de suporte e paredes/piso.

5. Tanque de granéis roll-off adler – Tanque mini-frac topo fechado

6. Baker – Filtro de saco duplex de 3 polegadas – Duas carcaças de filtro independentes são montadas em derrapagem e encanadas de tal forma que uma unidade de filtro esteja ativa enquanto a outra estiver fora de serviço. Conexões de entrada e saída são fornecidas em cada extremidade da derrapagem. Usado para filtrar uma ampla gama de fluidos de processos industriais e comerciais, descarga de águas subterrâneas de canteiros de obras, águas pluviais ou escoamento urbano.

7. Bomba de diafragma Spate 75C – O Spate 75C é uma bomba de diafragma de alta velocidade, recíproca

8. Skimmer modelo C-13e Mop

9. Turner Instruments 500D Portátil Oil-in-Water Analyzer – O TD-500DTM é um fluorômetro portátil de canal duplo projetado para medições rápidas, fáceis e confiáveis de petróleo bruto, óleo combustível, óleo lubrificante, diesel, alguns condensados a gás e hidrocarbonetos refinados na água ou no solo. Quando devidamente calibrado com um método de correlação ou um padrão conhecido, o TD-500DTM pode ser usado para medir as concentrações de hidrocarbonetos de amostras de água em menos de 4 minutos.

10. Analisador de Turbidez portátil – 2100Q Turbidimeter — Compatível com os critérios de design do método USEPA 180.1.

11. Samplers e ferramentas de medição

12. Filtrar mídia

13. Kronsberg Câmera subaquática de alta definição

14. Piscinas secundárias de contenção

15. Sacos de desaguamento (não utilizados)

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