Primært bør et oljesøl bekjempes i det området hvor oljen har fått de forvitringsegenskaper som gir minst lensetap og høyest opptakseffektivitet. Avstanden fra utslippet hvor disse forholdene inntreffer avhenger av oljens egenskaper, vær- og temperaturforhold og driftstid på overflaten. For oljesøl som finner sted over overflaten, bør oppsamling foretas lengre vekk fra utslippsstedet enn for oljesøl som finner sted under overflaten. Dette skyldes først og fremst den emulgeringsprosess og viskositetsøkning som finner sted under oljens oppstigning til overflaten.

For å kunne bekjempe større oljesøl til havs kreves en grunnleggende forståelse av forandring i råoljers kjemikalske og fysikalske egenskaper etter at de er kommet på havet. I tillegg kreves inngående kjennskap til utstyrets egenskaper, kapasiteter, effektiviteter og begrensninger.

Anbefalt fremgangsmåte ved mekanisk oppsamling:

1. Samle inn data vedrørende oljesølet. Bruk skjema for ukontrollert utslipp,aksjonsplan kap. 6.2.
2. Posisjoner oppsamlingsenhetene så nær utslippskilden som mulig, men godt utenfor beregnet gass-/eksplosjonsfarlig område (se pkt. 3.2.1 og figur  og  , side 24 og 26).
3. Benytt åpne lenseseksjoner nær kilden for å unngå at oljesølet sprer seg fritt (se kap. 7).
4. Ved undervannsutblåsning bør oppsamlingsenhetene posisjoneres i en slik avstand fra kilden at oppadgående strømmer ikke kommer opp bak lensebarrierene (se pkt. 3.2.3 og figur  , side 23).
5. Ta prøve av emulsjonen og test virkningen av emulsjonsbryter (se pkt. 4.1.11).
6. Ta prøver av oljen og vurder bruk av dispergeringsmidler (se pkt. 4.1.9 og figur  , side 27).
7. Beregn resulterende driftshastighet og retning for oljesølet (se pkt. 5.2 i aksjonsplanen).
8. Beregn spredning ved varierende driftshastighet og utslippsmengde. Mottas nye værvarslinger, beregnes ny driftsretning og spredning (se pkt. 3.4.1 og figur  , side 17).
9. Vurder behovet for lensenes breddedekning og behov for ytterligere utstyr, evt. omorganisering av formasjoner.
10. Basert på vind, strøm og resulterende driftshastighet, velg operasjonsmåten fra ytre tørningssirkel (YTS) til indre tørningssirkel (ITS) eller visa versa basert på resulterende strømhastighet for oljeflaket.
11. Ved nattoperasjoner og operasjoner i dårlig sikt, posisjoner oppsamlingsenhetene i den beregnede hovedstrømmen.
12. Vurder effektiviteten ved bruk av mekanisk oppsamling. (Se pkt. 4.1.10 og figur  , side 29).
13. Vurder bruk av mekanisk oppsamling sammen med bruk av dispergeringsmiddel for å øke total effektivitet. (Se retningslinjer for dispergering, kap. 4.2).
14. Vurder effektiviteten ved bruk av dispergeringsmiddel som eneste bekjempelsesmiddel. Ref. kap. 4.2.
15. Bruk lensene på en slik måte at konsentrasjonen av oljeflaket gir tykkest mulig oljelag for å øke opptakskapasiteten og effektiviteten. (Se figur  , side 28).
16. Benytt innøvde lenseformasjoner og systemer i stedet for improviserte løsninger, dersom dette kan unngås.

For å redusere lensetapet og samtidig øke oppsamlingseffektiviteten bør man:

1. Holde lav slepehastighet i dårlig vær.
2. Holde lav slepehastighet ved lav-viskøse emulsjoner (viskositet lavere enn ca. 600 cSt).
3. Plassere oppsamlingsenhetene i god avstand fra kilden, slik at forvitringsprossessen bidrar til øket stivhet i emulsjonen (viskositet større enn ca. 1000 cSt).
4. Sørg for at flakarealet i lensen ikke blir større enn nødvendig for å bygge opp oljetykkelse.
5. Unngå propellstrøm inn i lensen.
6. Unngå hurtige hastighetsøkninger. Stabile høyviskøse emulsjoner, 5.000 - 10.000 cSt, kan slepes hurtigere. Man vil da oppnå større oljetykkelse og høyere skimmer virkningsgrad.
7. Bruke stor åpen ledelense og færre oppsamlingssystemer.
8. Bruke formasjoner med back-up system. Dette er spesielt viktig ved signifikant bølgehøyde over 1,5 m.
9. Vurder fordamping, emulsjonsdannelse, viskositetsøkning og etabler oppsamlingsområde hvor utstyrets kapasitet og effektivitet antas å være størst. (Se pkt. 4.1.4, 4.1.5 og 4.1.6 og figur  side 15, figur  , side 18, figur  side 19 og figur  side 20).
10. Etabler sikkerhetssone (se pkt. 3.2.2). Etabler indre (ITS) og ytre (YTS) tørningssirkel.

Råoljer

Råoljer er komplekse blandinger av hydrokarboner sammensatt av tre kjemiske grupperinger som parafiner, naftener og aromater. Disse hydrokarbonene spenner fra meget flyktige substanser til komplekse vokser og asfaltblandinger. Oksygen, nitrogen, svovel, vanadium, nikkel og mineralsalter kan også være tilstede i forskjellige sammensetninger.

Fordamping

Når råolje slippes ut på havoverflaten, vil fordampingen begynne umiddelbart. Metan, etan og propan vil nesten umiddelbart fordampe, og etterhvert også de tyngre fraksjoner av råoljen. Oljenes fordampingshastighet er nær knyttet til primær-kokepunkt og kokeområde. Dess lavere primær-kokepunkt, dess fortere vil fordampingen foregå.

Etterhvert som oljen fordamper, vil kokepunktet stige. Figur  , side 15, viser fordampingsforløpet over tid for råoljer med ulik tetthet. Figur  , side 16, viser kokepunktsendring ved avdestillert (fordampet) oljemengde i volumprosent.

Emulsjonsdannelse

I løpet av minutter eller timer, avhengig av råoljens kjemiske sammensetning, utslippsmåte, sjøtilstand og vindforhold etc., vil råoljen nå en stabil vann i olje emulsjon ("chocolate mousse"). Emulsjonens stabilitet øker til et maksimum ved en dråpediameter på 1 til 4 mikrometer. Med stabil emulsjon menes at de mikroskopiske vanndråpene som er innblandet i oljen forblir i emulsjonen. En stabil emulsjon kan inneholde opptil 80% vann. Stabiliteten til en emulsjon avhenger sterkt av oljens asfalt- og voksinnhold. Emulsjonsdannelse og opptak av vann skjer langsommere i rolig vær. I helt stille vær emulgerer ikke oljen. Figur  , side 18, viser vannopptak i oljen som funksjon av tid og vind.

Viskositet

Alle væsker har innebygget en bestemt motstand mot forandring av form. Denne egenskapen, som er en slags intern friksjon, kalles viskositet.

Fra utslipp av råolje til oljen har dannet en stabil emulsjon skjer det en dramatisk endring av viskositeten. Tallverdiene for viskositet kan øke fra 100 til 1000 ganger i forhold til de samme verdier for ren råolje. Viskositetsøkningen vil fortsette samtidig med pågående fordamping til konsistensen kan bli som tjære.

Viskositeten kan ha innvirkning på pumpekapasiteten og derved indirekte også påvirke opptakskapasiteten ved at strømningsmotstanden i rørene øker slik at kapasiteten faller.

Vann i olje-emulsjoner er imidlertid såkalte tixotropiske væsker hvor viskositeten vil endre seg ved tilførsel av energi. Et eksempel på en tixotropisk væske er latexmaling, som er stiv og har høy viskositet før omrøring, hvoretter viskositeten faller og malingen blir relativt tyntflytende eller lavviskøs. Figur  , side 19, viser viskositetsøking ved endring i temperatur. Figur  , side 20, viser viskositetsøkning som funksjon av fordamping og vannopptak i oljen.

Flammepunkt

Definisjon av flammepunkt: Laveste temperatur hvor en brennbar væske - under standardiserte betingelser - avgir tilstrekkelig mengde damp til å danne en tennbar damp/luftblanding.

Dette er en viktig faktor når det gjelder en sikker gjennomføring av en oppsamlingsoperasjon. Ferske oljer har lavt flammepunkt inntil de mere flyktige komponentene har fordampet og er blitt oppløst i atmosfæren.

Råoljens flammepunkt vil således endres som funksjon av tiden fra utslippet finner sted på grunn av naturlig fordamping og emulsjonsdannelse. Flammepunkt og fordamping har betydning for gass- og eksplosjonsfaren. Figur  , side 21, viser endringer i "flash point" som funksjon av tiden etter at råoljeutslippet har funnet sted.

Flytepunkt og stivnepunkt

Oljens flytepunkt er temperaturnivået hvor oljen blir halvstiv og ikke lengre flyter utover. Denne virkningen skyldes dannelsen av en intern mikrokrystallinsk struktur som overvinner virkningene av viskositet og overflatespenninger. Flytepunktet til råoljer vil som regel variere fra -35grC til +7grC. Lettere oljer med lav viskositet har lavere flytepunkt. Stivnepunktet til en olje ligger ca. 3grC lavere enn flytepunktet.

Når råolje søles på havet skjer følgende to ting:

1. Oljen kjøles (eller varmes) raskt, slik at den får samme temperatur som havoverflaten.

2. De lette fraksjoner fordamper fort, og kokepunktet på oljen stiger raskt.

Figur  , side 22, viser endring av stivnepunkt som funksjon av kokepunkt. Ettersom oljesølet blir eldre øker kokepunktet. Det skjer fordi de letteste bestanddelene fordamper først. Disse lette komponentene har virket som et løsningsmiddel for voks, asfalt og andre tunge stoffer. Når en viss mengde av de lette "løsningsmidlene" har fordampet, greier ikke de resterende å holde voks osv. oppløst. Disse begynner å felles ut, og oljen "stivner". Den har da nådd sitt "pour point" eller flytepunkt, eller i dette tilfellet "stivnepunkt".

For Statfjord-olje skjer dette etter ca. 3 timer, mens Ekofisk-olje når sitt "pour point" etter et par døgn på havet. Dette henger sammen med mengder voks osv. som de forskjellige oljene inneholder.

Råoljer med høyt "pour point" vil ha redusert mulighet for emulsjonsdannelse. Avdamping av de lettere fraksjoner vil også kunne bli redusert. Voksinnholdet i en råolje har vesentlig innvirkning på flytepunktet. En råolje som har nådd sitt flytepunkt vil ikke være dispergerbar.

Effektivitet ved dispergering

Dispergeringseffektiviteten er avhengig av oljens viskositet, sjøtemperatur og sjøtilstand. Dispergering av helt fersk råolje gir lavere effektivitet enn lett forvitret olje. Når viskositeten kommer over ca. 1000 cSt, faller effektiviteten raskt. Det har liten hensikt å forsøke å dispergere oljer som har høyere viskositet enn 2000 cSt. Dispergering bør heller ikke foretas på emulsjoner med høyt vanninnhold eller på oljer som ligger nær sitt flytepunkt. Se forøvrig kap. 9, Retningslinjer for dispergering. Figur  , side 27, antyder effektiviteten ved dispergering som funksjon av viskositet.

Effektivitet ved mekanisk oppsamling

Effektiviteten ved mekanisk oppsamling til havs er i stor grad avhengig av værforholdene, lensesystemenes evne til å holde på emulsjoner, råoljens forvitringsegenskaper og opptakernes dybdeinnstilling i forhold til oljetykkelsen.

Den mest dominerende tapsfaktoren for olje fra lensene skyldes dråpedriving fra fronten og undersiden av oljeflaket. Dråpeskyen som dannes varierer i dybde avhengig av sjøtilstand, slepehastighet og oljens grad av forvitring. Dråpeskyens dybde er anslagsvis av samme størrelse som signifikante bølgehøyde i meter. D.v.s. at ved f.eks. 1,5 m signifikant bølgehøyde er dråpeskyens dybde ca. 1,5 m.

Med kjennskap til oppsamslingseffektiviteten under ulike værforhold kan man i spesielle tilfeller etter relativt kort tid regne seg tilbake til utslippets størrelse når man i tillegg tar hensyn til fordamping, nedblanding og emulsjonsdannelse.

Tap av olje fra en lense øker med høyere bølger og med økende slepehastighet gjennom vannet. Lensetapet avtar med økende fordamping, tetthet, vanninnhold og viskositet.

Opptakernes virkningsgrad avhenger av olje-/emulsjonsmengde i lensen, oljetykkelse, viskositet, sjøtilstand og opptakerens overflodsdybde.

Figur  , side 28, gir antydning av oljetykkelse som funksjon av slepehastighet for oljemengder på 50 - 100 m3 og antydning av opptakerens virkningsgrad som funksjon av oljetykkelse.

Ved langvarig opptaksperiode uten tilførsel av ny emulsjon, som ved NOFO's tester, vil lensetapet pr. tidsenhet ha en reduserende innvirkning på systemvirkningsgraden. Dette gjør spesielt store utslag dersom testvolumet er lite og signifikant bølgehøyde er over 2 m. Under opptak i dårlig vær bør man derfor benytte høy totalkapasitet. Figur  , side 29, gir antydning av effektiviteten av mekanisk oppsamling som funksjon av sjøtilstand og effekten av naturlig nedbryting som funksjon av sjøtilstanden.

For vurdering av opptaksmulighetene i dårlig vær med konstant tilsig av ny emulsjon, er figur  , side 30, "Lensetap som funksjon av sjøtilstanden" og "Antydning av lensetap som funksjon av utsluppet mengde emulsjon" bedre egnet.

Tilsetting av emulsjonsbryter

Emulsjonsbryter tilsettes i opptaksprosessen for å skille ut vannet fra emulsjonen. Det utskilte vannet kan deretter pumpes overbord. Dette gjøres for å øke operasjonstiden på feltet ved at tankkapasiteten da økes. Før utpumping av settlet sjøvann bør tankene toppes opp for å oppnå tilfredsstillende settling.

Emulsjonsbryter tilsettes på sugesiden av pumpen på Transrec-systemet for å få en kraftig omrøring. Doseringen justeres inn slik at tilsettingsforholdet mellom emulsjonsbryter og den rene oljemengden blir ca. 200 ppm.

Emulsjonsbrytere har en reduserende effekt på oljens viskositet og vil derved øke pumpbarheten både under ombord- og ilandpumping. I den grad emulsjonsbrytere klarer å bringe vanninnholdet ned i ca. 15 %, vil den gjenværende oljen kunne egne seg for ny raffinering. På denne måten kan dette bidra til å løse problemet med deponering av oppsamlet olje ved større ukontrollerte utslipp til havs.

NOFO har Alcopol emulsjonsbryter på lager (fabrikat Allied Colloids).

Totalrate

t

Kilde

Norsk Oljevernforening For Operatørselskap
© NOFO 1999 - 2010
Ansvarlig redaktør: Ståle Jensen
Sist endret 11-06-2007