Date of Award
6-2024
Document Type
Dissertation
Degree Name
Doctor of Philosophy in Ecology and Environmental Sciences
Department
Biology
First Advisor
Thies Thiemann
Second Advisor
Hakim Saibi
Abstract
Extraction of crude oil also produces large volumes of water, termed produced water (PW). PW is by far the most significant by-product in the process of extracting hydrocarbons from the subsurface. Consequently, managing PW has become a great concern to oil and gas producers. The increasing amounts of PW and more stringent environmental and safety regulations in regard to PW make more efficient treatment methods necessary, where sustainable long-term solutions for PW management need to be provided. The focus of this study is on PW from onshore operations as the majority of the oil and gas extraction operations (upstream processes) are conducted onshore, and it is here that greater quantities of produced water are generated. The additional expense of PW treatment facilities and their relatively low economic returns on investment have always been the major issues for implementation of innovative water treatment technologies. Therefore, simple disposal of excess PW by means of subsurface reinjection wells remains very common. The thesis is directed towards the concept of merging different methods of treatment, namely ceramic membrane filtration technology, adsorption of hydrocarbon content from produced water for the residual oil in PW and precipitation to remove unwanted salts from PW to achieve adequate purification at a reasonable cost and to reclaim other natural waste material found in PW. This study will illustrate the economic, environmental, and technical benefits of implementing the experimented treatment methods to the Gulf Cooperation Council (GCC) oil producing states by fully utilizing the natural resources at the oil production sites and how it can benefit the overall economy by reducing the waste streams generated at the oilfields in the State of Kuwait. The study found that ceramic membrane filtration technology and adsorption with the use of spent coffee grounds were very effective in removal of residual oil in PW. Precipitation of unwanted salts in PW was also successful, also in giving by-products that are saleable, as the results showed high quality sodium chloride and calcium carbonate an end products. The performed feasibility calculations proved that a more sustainable system can be implemented to fully utilize waste material in PW water as commercial commodities in a profitable manner for the south Kuwait oilfield.
Arabic Abstract
إدارة المياه المصاحبة من مواقع انتاج النفط بدولة الكويت
عملية استخراج النفط الخام تنتج ما يعرف بالمياه المصاحبة. تلك المياه المصاحبة هي أكبر منتج مصاحب من حيث الكمية للنفط في عملية الاستخراج من باطن الأرض وبفارق كبير عن المواد والشوائب الأخرى. نتيجة لطبيعة عمليات الانتاج وعلاقتها بالمياه المصاحبة أصبحت مسألة ادارة كميات المياه المصاحبة الكبيرة تأخذ حيزا كبيرا من اهتمام المنتجين للنفط والغاز. الحلول المستدامة وبعيد ة المدى أصبحت ضرورة مع تضخم كميات المياه المصاحبة المنتجة من الحقول النفطية والتشديد في الرقابة والتشريعات البيئية التي تتطلب طرق معالجة أكثر فعالية مما يتم تطبيقه في الوقت الحاضر. ينصب معظم التركيز على أنشطة استخراج النفط والغاز على اليابسة وذلك لفارق الحجم في كميات النفط المنتجة عند المقارنة مع عمليات الانتاج في المنصات البحرية ولذلك تكون كميات المياه المصاحبة أكثر بطبيعة الحال. التكلفة المالية الاضافية لإنشاء وحدات معالجة المياه المصاحبة هي الهاجس الأكبر لمنتجي النفط والغاز، فالمردود المادي المباشر لها لا يكاد ان يذكر ومن الأجدى اقتصاديا استثمار رأس المال في مشاريع تعزز وتطور الانتاج النفطي ولهذا السبب تعذر الكثير من المنتجين في السابق من الاستثمار بتكنولوجيا معالجة المياه المصاحبة على حساب تعزيز الانتاج النفطي. الكثير من المنتجين يتخلصون من المياه المصاحبة بطرق تقليدية قليلة الفعالية وعالية الخطورة عبر آبار حقن المياه حيث تضخ هذه الآبار كميات المياه المصاحبة الغير معالجة في باطن الأرض الى مكامن خاوية فهذا الحل هو الأقل تكلفة على المنتجين مما يجعله الأكثر تقبلا. الدراسة الحالية تتجه الى تطبيق مفهوم الدمج ما بين أكثر من تكنولوجيا لمعالجة المياه المصاحبة وهم عملية التنقية من خلال الغشاء الخزفي وتطبيق عملية الامتزاز لاستخراج المواد الهيدروكربونية من المياه المصاحبة لكي يتم تحقيق معدل تصفية مقبول للمياه المصاحبة بتكلفة مناسبة. هذا البحث سيسلط الضوء على ال مكتسبات الاقتصادية والبيئية والفنية المهمة التي يمكن تحقيقها في حال تطبيق هذه التجارب المعمولة والتي من شأنها الاسهام بشكل فعال باقتصادات دول مجلس التعاون الخليجي عبر توفر نسب اكتفاء ذاتي أكبر من الموارد الطبيعية المتوفرة بمواقع انتاج النفط والغاز بدول الخليج العربي وزيادة فعالية هذه العمليات من خلال خفض كمية الموارد الطبيعية المهدرة. بعد تصميم الهيكل المناسب، تأتي دراسة الجدوى المالي لتجربة عملية أكبر على هيئة محطة معالجة للمياه المصاحبة في الحقول البرية والتي سيتم من خلالها تجربة مراحل التصفية بشكل أدق وفحص آلية المعالجة التي سيتم تطبيقها على أرض الواقع.
Recommended Citation
Alsalem, Feras Adel, "PRODUCED WATER MANAGEMENT FROM PRODUCTION SITES IN THE STATE OF KUWAIT" (2024). Dissertations. 312.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_dissertations/312
