radioaktive avleiringer

Ved olje- og gassproduksjon vil det ofte pumpes opp store mengder vann, kalt produsert vann. Sjøvann injiseres ofte i borehull for å balansere trykkforskjeller. Sjøvann inneholder relativt høye sulfatkonsentrasjoner, mens produsert vann ofte inneholder relativt høye nivåer av kalsium, barium og strontium. Blanding av produsert vann med sjøvann kan ofte føre til overmetning og utfelling av tungtløselige forbindelser.

Avleiringene kan inndeles i to hovedtyper: sulfat- og karbonatavleiringer. Sulfatavleiringer dannes ved at sulfationer felles ut av væsken inne i produksjonsrør, mens karbonatavleiringer også dannes hvis det er trykkfall under transport fra reservoar til rigg. Tungtløselige avleiringer kan derved avsettes som belegg både på innsiden av rør og produksjonsutstyr.

Begrepet scale benyttes som regel om utfelling av sulfater (kalsiumsulfat, bariumsulfat, strontiumsulfat), karbonater (kalsiumkarbonat, jernkarbonat), sulfider (jernsulfid), oksider (jernoksider), silikater og fosfater, altså uorganiske forbindelser som er tungtløselige i vann. Hovedkomponentene er som regel BaSO₄, SrSO₄ og CaCO₃.

I bergarter som inneholder uran og thorium kan datterprodukter som radium, radon og radioaktive isotoper av bly og polonium overføres til produsert vann. Radium har egenskaper som ligner på kalsium og løses lett i vann. Radon er en edelgass som også løses i vann og som er flyktig. Radioaktive isotoper av bly og polonium kan løses som kloridkomplekser i saltvann.

Radium og ²¹⁰Po fra ²³⁸U-serien er de viktigst dosebidragsyterne i scale. Ved dannelse av scale vil radionuklider, særlig de som har kjemiske egenskaper som ligner på barium og kalsium, medfelles. Medfelling av radionuklider fører derfor til at avleiringer kan bli svært radioaktive, og slikt avfall må behandles og lagres særskilt. Sulfatavleiringer inneholder som regel høyere konsentrasjoner av radionuklider enn kabonatavleiringer. I tillegg kan også slam og sand være kontaminert og avsettes i produksjonsutstyr.

Ved produksjon av olje kan scale som inneholder naturlig radioaktive stoffer avleires på innsiden av rør og annet utstyr som kommer i direkte kontakt med produksjonsvann. Ved gassproduksjon kan scale som inneholder naturlig radioaktive stoffer avsettes som belegg både i produksjonsrør og i lagringstanker. Hvis produksjonsutstyret blir tett, slik at produksjonshastigheten avtar, kan scaleavleiring bidra til store problemer. Utstyr må derfor renses jevnlig. Rensing skjer ved landbaserte anlegg, mens radioaktivt scale avfall fra petroleumsindustrien må lagres i spesielle deponi.

Radioaktiviteten i scale varierer stort avhengig av uran- og thoriuminnholdet i bergartene. Ofte er aktivitetskonsentrasjonen av radionuklider relativt lav, og da benyttes begrepet LSA scale (Low Specific Activity scale), det vil si lav spesifikk aktivitet av radionuklider som ikke er fisjonerbare. Hvis aktivitetskonsentrasjonene er høyere enn grensene for friklassifisering som er gitt internasjonalt, må utstyr med radioaktive avleiringer samt avfall fra rensing håndteres på anlegg i land.

Hvis radioaktiviteten i scaleavfallet fra petroleumsindustrien har aktivitetskonsentrasjoner som samlet overstiger grenseverdien på 10 Bq/g (sum av Bq fra alle radioaktive stoffer i avfallet), skal scale behandles som radioaktivt avfall. Aktivitetsnivået i scale varierer ofte mellom 10 og 100 Bq/g. For tynne belegg angis ofte aktivitet per overflateenhet (Bq/cm²).

I 2008 godkjente Statens strålevern etablering av et permanent deponi for radioaktivt avfall fra petroleumsindustrien på Stangeneset industriområde i Gulen kommune, Vestland. Deponiet er anlagt i fjell og består av en tunnel hvor avfallet behandles (avvanning og innstøping), samt en tunnel som gir adkomst til to deponitunneler. Anlegget har kapasitet på 6 000 tonn avfall.

Det skal ikke slippes ut radioaktive stoffer fra deponiet. Det skal derfor utføres målinger av radioaktive stoffer både i prosessvann, sjøvann, sediment, lokal fisk, jord, vegetasjon, berggrunn, grunnvann samt i askeavfall. Resultatene skal årlig rapporteres til Statens strålevern.

For å hindre utfelling benyttes avleiringshemmere (scale inhibitors) Dette er midler som hindrer utfelling av BaSO₄, SrSO₄ og CaCO₃ og derved medfelling av radioaktive stoffer som har lignende kjemiske egenskaper som barium og kalsium. Ved å hindre utfelling vil alle stoffer som tilsettes og som finnes i produsert vann spyles ut i havet.

Avleiringshemmere er tilsetningsstoffer som settes til produsert vann for å hindre avleiring på produksjonsutstyr. Avleiringshemmere er inndelt i tre hovedgrupper basert på funksjon:

• dispergeringsmidler
• terskelhemmere
• kompleksbindere

Dispergeringsmidler hindrer aggregering av utfellingspartikler som derved reduser avsetning på overflater, mens terskelhemmere hindrer nukleasjon (partikkeldannelse) og aggregering som derved påvirker krystallisering av for eksempel lavmolekylære fosfor forbindelser. Kompleksbindende avleiringshemmere danner vannløselige stabile komplekser eller chelater med kationene i produsert vann som deretter slippes ut i havet sammen med produsert vann.

Som dispergeringsmidler benyttes ofte polykaboksylhemmere som kan spre både kalsiumkarbonat, kalsiumsulfat og andre salter. Blant chelatorer benyttes ofte organisk fosfin og fosforsalter for å hindre dannelse av kalsiumkarbonat. Tilsetning av bakterisider og algisider kan også være nødvendig for å hinder algevekst og gjengroing av produksjonsutstyr.

Når produsert vann med tilsatte hemmere blandes med sjøvann, hindres utfelling og sedimentering. Derved øker mobiliteten av både Ba, Ca, Sr, samt radionuklider som Ra, ²¹⁰Po og ²¹⁰Po. Studier har vist av partikkelstørrelsen for BaSO₄–partikler reduseres ved tilsetning av hemmere. Studier har også indikert at avleiringshemmere kan øke konsentrasjonen av radium i fiskeblod, at opptak av radium fra mat til fisk kan øke og at fordelingen av ²¹⁰Po i fiskelever kan endres.

• petroleumsproduksjon
• radioaktivitet

• Eriksen, D. et al. 2009. Radioactivity in produced water from Norwegian oil and gas installations – concentrations, bioavailability, and doses to marine biota. Radioprotection, 44: 869–874.
• Vedding, H. Distribusjon av polonium i fisk, med og uten avleiringshemmere. MSc grad, Norges Miljø og Biovitenskapelige universitet, 2011.