Den Naturliga Mobiliserings metoden, NM-metoden. SurfCleaner.

Transkript

1 Inovacor av 10 Den Naturliga Mobiliserings metoden, NM-metoden Bakgrund Sanering och konservering av bergrum, med en ny unik svensk uppfinning, SurfCleaner. SurfCleaner är en ny typ av ytskiktsseparator. Till skillnad från traditionella s.k. skimmers, som försöker skumma av ytskiktet, strömmar både ytskikt och bärande vätska in i SurfCleaner som effektivt utnyttjar naturlagarna för att koncentrera och avskilja ytskiktet, exempelvis olja på vatten. Funktionen av SurfCleaner beskrivs i broschyren. SurfCleaner testades för första gången under verkliga förhållanden i ett samarbetsprojekt med SGU-statens oljelager Med en specialanpassad robotversion som kunde passera genom en 60 cm bred manhålslucka, gjordes en sanering av ett oljelager i Murjek. För detaljerad information v.g. se Slutrapport Murjek dokument 1. Resultaten finns även redovisade på en video. Erfarenheterna från Murjek har resulterat i att SurfCleaner anpassats till en utföringsform, SurfCleaner typ 2, som i samma enhet på en rörlig vattenbädd dels kan grovsanera en berganläggning och dels eftersanera och långtidssanera densamma. Det finns således nu en enkel och effektiv metod för att ta till vara den produkt som dokumenterat frisätts när man låter läckvattennivån i bergrummet öka eller minska. SurfCleaner kan on line dokumentera när, var och på vilken vattennivå som en viss mängd produkt rinner till. På detta sätt kan man upprätta halveringstider och få ett mått på när bergrummet anses vara rent. Låt oss kalla denna metod för den Naturliga Mobiliserings - metoden (NM) Den Naturliga Mobiliserings - metoden. Fakta Den Naturliga Mobiliserings - metoden (NM), bygger på det faktum att olja har lägre densitet än vatten. Vidare bygger metoden på att man i utredningar, som SGU- Statens oljelager gjort i och runt sina bergrum, funnit fri oljefas långt ifrån själva lagringsutrymmet och till och med djupt under bergrummets botten och läckvattennivå. Detta har utredarna inte någon förklaring till. Praktiska resultat från SGU-Statens oljelagers egen personal, Nynäs Petroliums erfarenheter vid produktbyte i ett bergrum för blyhaltig bensin, samt våra egna iakttagelser vid pilotsaneringen av ett bergrum i Murjek, har visat att stora mängder

2 Inovacor av 10 produkt kan mobiliseras när läckvattennivån förändras. Detta tillsammans med de företagna geologiska undersökningarna och provtagningarna föranleder oss att presentera följande modell om hur och varför den Naturliga Mobiliserings metoden (NM) bör vara the first method of choice. Antaganden Det faktum att stora mängder produkt kan återinblöda när man förändrar läckvattennivån uppåt och neråt talar för att sprickbildningarna som finns i berget inte kommunicerar med lagringsutrymmet på den läckvattennivå som för tillfället råder. Dessa sprickbildningskomplex kan antas bilda fickbildningar som på olika sätt och vid olika nivåer kommunicerar med lagringsutrymmet. Dessa fickors innehåll beror inte bara på vilket flöde av vatten resp. olja de utsätts för utan även på det faktum att oljan är lättare än vatten. Låt oss med en kraftigt förenklade bildserie exemplifiera hur några fick- och sprickbildningar kan tänkas reagera på innehåll och olika vätskenivåer i bergrummet.

3 Inovacor av 10 Bild nr 1 visar ett bergrum innan det tagits i bruk. Ett bergmassiv innehåller både mikro- och makrosprickor. Oftast är makrosprickorna orienterade i någon riktning. I bilden är makrosprickorna orienterade mot klockan tioelva. Dessa kan antas vara så stora att de kan dräneras på sitt innehåll i riktning mot bergrummet genom att ett utbyte av vatten luft, vatten olja, olja luft och olja vatten. I denna bild kan endast luft ersätta vattenfasen. Detta har åskådliggjorts med ljusa, ej fyllda sprickbildningar. Vattenfasen är mörkgrå i svartvit utskrift och blå i färgutskrift. Bergmatrisen är mellangrå. Randzonen mellan i vatten och luft symboliserar det läge där kapillärkraft, tryck och flöde förhindrar fortsatt utbyte mellan luft och vatten.

4 Inovacor av 10 Bild nr 2 visar ett bergrum som är fyllt med produkt. Produkten, ljusgrå i svartvit utskrift och gul i färgutskrift, ersätter och komprimerar till att börja med luften i de större sprickformationerna. Det ökade trycket medför att randzonen mellan vatten och luft förskjutas bort från bergrummet. Den komprimerade luften kan lätt vandra vidare och dess volym ersätts av vatten och olja. Eftersom oljan har en lägre densitet än vatten sker en omfördelning som innebär att oljan kan vandra vidare långt ovanför den nivå den har i bergrummet. Oljan använder bildligt talat vattenpelarna som trappstegar för att ta sig ut i periferin. Denna omfördelning, har i bilden åskådliggjorts genom att små oljedroppar, på väg uppåt, är inritade i vatten fasen och motsvarande vattendroppar, på väg neråt, är inritade i oljefasen. Denna process kan vara förklaringen till att man vid geologiska undersökningar kring bergrummen har funnit olja långt bort från dessa.

5 Inovacor av 10 Bild nr 3 visar ett bergrum som tömts på olja. Trycket i bergrummet reduceras, vilket innebär att det bildas en större tryckgradient in mot bergrummet. Randzonen mellan vatten och olja förskjuts in mot bergrummet. Olja och vatten kan i utbyte mot luft strömma in i bergrummet i de sprickor som direkt och med rätt lutning mynnar in i bergrummet. De sprickor som mynnar direkt eller indirekt via andra spricker till bergrummet under läckvattennivån kommer först att dräneras på sitt vatten. Därefter kommer oljan som flyter ovanpå den sjunkande vattenpelaren genom det hydrostatiska trycket att hamna under läckvattennivån. Detta kan vara förklaringen till att man vid undersökningar funnit olja långt under läckvattennivån.

6 Inovacor av 10 Bild nr 4 visar på effekterna som blir fallet när man höjer grundvattennivån i ett bergrum som tidigare innehållit olja. Det hydrauliska trycket stiger igen. Den olja som finns i sprickbildningarna som divergerar ut från bergrummet har ingen chans att rinna tillbaka till bergrummet om inte hastigheten av det mot bergrummet inströmmande vattnet har en hastighet som i medeltal överstiger 0,1 m/s. I detta sammanhang är det en hög hastighet. Det ökade statiska trycket, som det vattenfyllda bergrummet ger, medför tillsammans med den flytkraft som kvarvarande oljepelare har, att den yttre zonen mellan olje- och vattenfasen förskjuts utåt och uppåt från bergrummet. Detta innebär, eftersom vattnets densitet i snitt är ca: 30% högre än dieseloljans densitet, att oljemigrationen från bergrummet nu går ännu snabbare än när bergrummet var fyllt till samma nivå med olja. All olja som frisätts från bergmatrisen och ansamlas i de stora sprickorna kommer ytterligare att späda på migrationen.

7 Inovacor av 10 Bild nr 5 visar vad som inträffar när man sänker grundvattennivån i bergrum som tidigare haft en högre grundvattennivå. Det hydrostatiska trycket i bergrummet sjunker. En ökad tryckgradient in mot bergrummet medför att vatten-oljebarriären närmar sig bergrummet. I de större sprickorna sker en omfördelning av luft-vatten och luft-olja så att ett flöde av vatten och olja rinner i riktning mot bergrummet i de sprickor som har rätt orientering. De sprickor som får sin trycksänkning via sprickor som kommunicerar med bergrummet under läckvattennivån kommer först att dräneras på sitt vatten, och därefter om oljepelaren är tillräckligt stor, dräneras på en del av sin olja. Oljepelarna som nu kan antas vara betydligt mindre kommer liksom i bild nr 3 bilda ett hydrostatiskt tryck som medför att dessa fortfarande kan hamna under läckvattennivån.

8 Inovacor av 10 Bild nr 6 visar vad som sker när grundvattennivån åter höjts. I de sprickor som snett nerifrån mynnar in i bergrummet kan oljan dräneras in i bergrummet, medan de sprickor som divergerar ut från bergrummet behåller sin olja. Liksom i bild 4 kommer ett med vatten fyllt bergrum påskynda migrationen av den i bergmatrisen befintliga oljan.

9 Inovacor av 10 Konklusion Med ovanstående bildserie har vi velat åskådliggöra hur samspelet mellan oljans densitet, sprickriktningarna i bergmatrisen, läckvattennivån, och flödeshastigheterna i sprickbildningarna påverkar möjligheterna att tillvarata produkt som befinner sig i sprickor och kaviteter i bergrummets omgivningar. Bildserien har upprättats med enkla experimentella försök, fakta från saneringsuppdraget i Murjek, samt mängder med geologiska undersökningsdata från omgivningarna kring och under bergrumsnivån från ett stort antal bergrum. Vi har visat att förändringar av läckvattennivån såväl upp som ner kan ge stora inflöden av fri produkt. Vidare har vi visat att vatten och produktförande sprickor och kaviteter med flödeshastigeter som understiger 0,1 m/s ( Stokes lag) kan användas som flyktvägar för fria oljefaser i och omkring bergrummet. Vi ifrågasätter värdet av den av SGU statens oljelager upprättade Hydrauliska Miljösäkringsmetoden som vi anser kan ge den motsatta effekten. Vi har försökt men inte lyckats få vetenskaplig dokumentation kring denna metod. Slutsats Enligt vår mening finns bara en möjlighet att reducera en fortsatt migration av olja från ett bergrum, nämligen att med den Naturliga Mobiliserings - metoden (NM) höja och sänka grundvattennivån och därmed ge oljan i makrosprickorna en chans att rinna tillbaka till bergrummet och där direkt tas omhand av SurfCleaner eller annan separator. Grovsanering av bergrum enligt NM metoden Varje bergrum förväntas börja med en grovsanering. Med detta menas att ytskiktet är av sådan komplex natur och och finns i så stora mängder att SurfCleaner roboten behöver manuell översyn trots sin fjärrstyrning under denna relativt korta period. Enheten görs mobil och fjärrstyrs via ex. en flytande kabel, där 2 dränkbara elmotorer svarar för framdrift och styrning av enheten. En rörlig kamera med zoomoptik och kompass finns tillsammans med kall lysrörsbelysning och elektronik ombord på enheten. All elektronik och styrning från givare mm, är monterade i rostfria vattentäta apparatskåp. Upplagringstankens volym är 8 kubikmeter. Vid pumptoppen finns en övervakningskamera som kan bevaka den kabelvinda som står i förbindelse med SurfCleaner. I komplexa bergrum finns även en kabelvinda ombord på enheten. Hela ekipaget fjärrstyrs från pumptoppen och/eller en lokal ovan jord, för att spara den operativa personalen från den ohälsosamma miljön. Vid uppfordring av ansamlat ytskikt används en centrifugalpump som, när SurfCleaner befinner sig under pumptoppen sänks ner i upplagringstanken och pumpar produkten till en tank på marknivå.

10 Inovacor av 10 Kontinuerlig sanering av bergrum, med fortsatt lagring av produkt Efter grovsaneringen finns endast ett mycket tunt humusliknande skikt kvar. Ändras grundvattennivån, och NM-metoden inte använts, finns en mycket stor risk för tillflöde av olja mot bergrummet från en otillräckligt sanerad bergrumsomgivning. Då måste Surfcleaner roboten lämnas kvar eller återinstalleras i bergrummet för att ta hand om inblödande produkt till bergrummet. Snabbt bildande humuslager förhindrar fri rörlighet av olja mot pumptoppen, speciellt om dess grundvattenpumpar är bortplockade. Eftersom SurfCleaner flyter på både vatten som produkt, kan i princip SurfCleaner i inaktivt läge vara kvar i bergrummet när man fyller på ny produkt för att enkelt ånyo kopplas på när man tömt bergrummet på produkt. Bergrum i malpåse - ett tillfälle för förberedande avveckling. Med SurfCleaner är det möjligt att under den tid bergrummet ligger i malpåse påbörja en kostnadseffektiv, miljövänlig och dokumenterad sanering av den produkt som finns i bergrummet och dess omgivande sprickbildningar och hålrum. Denna dokumentation bildar faktaunderlag för en betydligt säkrare och billigare avveckling än vad den s.k. Hydrauliska miljösäkringen ger. När ett berglagringsutrymme ligger i malpåse bildas lätt ett komplext ytskikt som kan störa en förnyad lagring av produkt i bergrummet. Med en SurfCleaner robot kan man lätt avlägsna detta ytskikt. Under det att bergrummet ligger i malpåse kan man låta läckvattennivån variera från ett minimum till ett maximum och tvärtom. Är läckvatten-tillrinningen låg tar detta lång tid om man inte tillför vatten. SurfCleaner registrerar helt automatiskt, hur mycket produkt som rinner till när man på detta sätt mobiliserar oljan som finns i bergets alla sprickor och hålrum. Med dessa data kan man upprätta grafer över hur återinblödningen avklingar och med större säkerhet veta när och hur man kan avsluta saneringen. Bergrummet kan när som helst tas i bruk då ingen åverkan på dess funktioner sker.