pdf bestandPresentatie OVAM Injectis.pdf (5.69 MB)

SPIN ^® INJECTIE TECHNOLOGIE

VERLEGT DE GRENZEN VAN IN SITU BODEMSANERING :

THEORIE EN CASE STUDIES

OVAM STUDIENAMIDDAG INNOVATIE, MECHELEN - 10/03/2020

Overzicht

INLEIDING: theoretische achtergrond

CASE 1: Lage permeabiliteit, schuin

CASE 2: Eolische leem

CASE 3: Heterogene aquifer

CASE 4: Glauconiethoudend zand

CASE 5: Mergel

CASE 6: Slurry “injectie” (deeltjes)

CASE 7: Maasgrind

BODEM- SANERING

IN SITU

EXTRACTIE PROCESSEN

WATERFASE

GASFASE

MULTI-FASE

IMMOBILISATIE PROCESSEN

PRECIPITATIE

SORPTIE

DEGRADATIE PROCESSEN

BIOLOGISCH

CHEMISCH

EX SITU

INLEIDING: theoretische achtergrond

INLEIDING: theoretische achtergrond

RENDEMENT VAN “FYSISCHE” VERWIJDERINGSPROCESSEN

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100000

Kostprijs (€/kg vuilvracht)

Concentratie (mg/L) 0

500 1000 1500 2000 2500 3000

0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100000

Kostprijs (€/kg vuilvracht)

Concentratie (mg/L) 0

500 1000 1500 2000 2500 3000

0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100000

Kostprijs (€/kg vuilvracht)

Concentratie (mg/L)

Fysische verwijderingsprocessen

In situ immobilisatie- of afbraakprocessen

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100000

Kostprijs (€/kg vuilvracht)

Concentratie (mg/L)

Optimale saneringstraject = hoogste rendement

- ontgraving - pump & treat - multifase extractie - PLI & BLE

- thermisch - ISCO - ISCR

- BIO: ENA, bio-augmentatie - Precipitatie (zware metalen) - sorptie

RENDEMENT = GLOBALE SANERINGSEFFICIËNTIE

≈ (TOTALE KOSTPRIJS)^-1

≈ (CO₂-UITSTOOT)^-1

INLEIDING: theoretische achtergrond

BODEM- SANERING

IN SITU

EXTRACTIE PROCESSEN

WATERFASE

GASFASE

MULTI-FASE

IMMOBILISATIE PROCESSEN

PRECIPITATIE

SORPTIE

DEGRADATIE PROCESSEN

BIOLOGISCH

CHEMISCH

EX SITU

BODEMSANERING GESTIMULEERD DOOR TOEDIENING VAN “REAGENTIA”

INLEIDING: theoretische achtergrond

“INJECTIE-GEBASEERDE” BODEMSANERING

FYSIEK CONTACT

BINNEN WERKINGSDUUR PRODUCT

VOLLEDIG FYSIEK CONTACT

= VOORWAARDE VOOR REACTIE

CSM

INLEIDING: theoretische achtergrond

CLOU VOOR “FYSIEK” CONTACT = INJECTIE IN BODEMPORIËN

Injection Window

INJECTIEDRUK

= SLEUTELPARAMETER VOOR VOLLEDIG CONTACT

Injectie “window” is functie van:

- bodemdiepte

- diepte onder grondwatertafel - poriëngrootte (= bodemtextuur)

!

INLEIDING: theoretische achtergrond

CONVENTIONELE INJECTIETECHNIEKEN

Injection Window

- Infiltratie / injectie op vaste filters - Recirculatie van grondwater

 Injectiedruk meet- en regelbaar in functie van:

- Individuele bodemlaag/diepte - Diepte onder grondwaterniveau - Poriëngrootte (= bodemtextuur)

!

INLEIDING: theoretische achtergrond

CONVENTIONELE INJECTIETECHNIEKEN

Injection Window

- Infiltratie / injectie op vaste filters - Recirculatie van grondwater

- Soil mixing*

- Direct (push) injectie

 Injectiedruk meet- en regelbaar in functie van:

- Individuele bodemlaag/diepte - Diepte onder grondwaterniveau - Poriëngrootte (= bodemtextuur)

Tot 2015:

Enige directe injectietechniek wereldwijd gebruikt

INLEIDING: theoretische achtergrond

CONVENTIONELE INJECTIETECHNIEKEN

D I R E C T P U S H : T H E O R I E

V S

P R A K T I J K

T O P - D O W N I N J E C T I E T H E O R I E

T O P - D O W N I N J E C T I E P R A K T I J K

BLOW-OUT LANGSHEEN INJECTIESTANGEN ONGEWENSTE FRACTURING

GEEFT AANLEIDING TOT KORTSLUITSTROMING VAN DE REAGENTIA PREFERENTIËLE FLUX NAAR EN

IN MEER DOORLATENDE BODEMLAGEN

INLEIDING: theoretische achtergrond

CONVENTIONELE INJECTIETECHNIEKEN

COMPACTIE VERSMERING

Porositeit ↘ thv injectie-openingen

 Permeabiliteit (K_sat) ↘↘ (factor 10-10.000)

INLEIDING: theoretische achtergrond

CONVENTIONELE INJECTIETECHNIEKEN

INLEIDING: theoretische achtergrond

CONVENTIONELE INJECTIETECHNIEKEN

Injection Window

- Infiltratie / injectie op vaste filters - Recirculatie van grondwater

- Soil mixing*

- Direct (push) injectie

Bodemlagen met hoogste capillaire druk (= fijnere texturen)

zijn meest onderhevig aan compactie…

 Injectiedruk meet- en regelbaar in functie van:

!

- Individuele bodemlaag/diepte - Diepte onder grondwaterniveau - Poriëngrootte (= bodemtextuur)

COMPACTIE VERSMERING

KANAALVORMING

 PERMEABILITEIT (K_sat)↘↘

 PERMEABILITEIT (K_sat) ↗↗

+ P_inj ↗↗

 Blow-out langsheen injectiestangen

INLEIDING: theoretische achtergrond

CONVENTIONELE INJECTIETECHNIEKEN

INLEIDING: theoretische achtergrond

CONVENTIONELE INJECTIETECHNIEKEN

INLEIDING: theoretische achtergrond

SPIN

INJECTIE TECHNOLOGIE

Injection Window

- Geen compactie thv injectie-openingen - Injectiedruk aanpasbaar in functie van:

- bodemdiepte ;

- diepte onder grondwatertafel ; - poriëngrootte (= bodemtextuur) !

Date Hour

Injection point Project_IP1 Start 10/09/2019 10:13:45 End 10/09/2019 16:32:16 SPIN INJECTION LOG

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

0 500 1000 1500

Depth (m)

Total V (L)

0 200 400 600 800

Q (L/h)

0 2 4 6

P (bar)

0 250 500 750 1000

K_s,rel

• Injecteren bij lagere injectiedrukken

• Injecteren van grotere volumes

• Homogene en kwalitatieve verspreiding

• Efficienter en duurzaam gebruik van reagentia

• Injecteren over ganse diepte-interval

• Gedetailleerde logging en rapportage

• Real-time detectie van permeabiliteit bodemlagen

• Toegang tot kleinere ruimtes dankzij kleinere machine

• Injectie mogelijk op grotere dieptes en hardere bodemlagen

• Automatisch afdichten van injectiepunten

• Hoge graad van flexibiliteit (bottom-up, top-down,…)

INLEIDING: theoretische achtergrond

SPIN

INJECTIE TECHNOLOGIE: DE VOORDELEN

2016 2017 2018 2019 2020

FINALE DESIGN SPIN^® INJECTIE

TECHNOLOGIE

NICOLE INNOVATION AWARD 2019

> 60 PROJECTEN IN EUROPA

> 20 VERSCHILLENDE BODEMTYPES

INLEIDING: theoretische achtergrond

CASE 1: Lage permeabiliteit, schuin

Locatie : actief staalverwerkingsbedrijf nabij Kortrijk, Belgium

Geologie : heterogeen, vnl. slecht doorlatende klei (Formatie van Kortrijk) Verontreiniging : VOCl, vnl. TCE (VDA: 3.500 mg/kg.ds; GW: 260.000 µg/L)

Uitdagingen : geologie, onbereikbare bronzone en midden in actieve productie Reagentia : 10% 3DMe^® (Regenesis), 100 l/m, 4 m spacing

CASE 1: Lage permeabiliteit, schuin

CASE 1: Lage permeabiliteit, schuin

Project Kortrijk, BE

V_inj (l/m) 100

P_inj (bar) 1,8 / 3,8 / 2,0

Spacing (m) 4

ROI_observed (m) 1,5 / 5,0 / 2,5

ROI_observed : 1,5 m

ROI_observed : 5,0 m

ROI_observed : 2,5 m

CASE 1: Lage permeabiliteit, schuin

Project Kortrijk, BE

V_inj (l/m) 100

P_inj (bar) 1,8 / 3,8 / 2,0

Spacing (m) 4

ROI_observed (m) 1,5 / 5,0 / 2,5

CASE 2: Eolische leem

Locatie : voormalige lampenfabriek, nu residentieel Anderlecht (B) Geologie : homogene eolische leem (windafzetting)

Verontreiniging : VOCl, mainly PCE (17 mg/kg, 23.800 µg/L) langs oude riolering

Uitdagingen : geologie en residentiële omgeving

Reagentia : 10% ELS^® (PeroxyChem) + 10% Brenntaplus VP1 (Brenntag), 200 l/m, 3 m

Voorkomen loess-belt in Belgium

CASE 2: Eolische leem

Project Anderlecht, BE

V_inj (l/m) 200

P_inj (bar) <0,5 / <1,5

Spacing (m) 3

ROI_observed (m) <1,8 / >1,8

ROI_observed : > 1,8 m

ROI_observed : < 1,8 m

CASE 3: Heterogene aquifer

Locatie : voormalige chemische site in Vorst (B) Geologie : heterogene afzettingen van de Zenne Verontreiniging : VOCl, vnl. PCE

Uitdagingen : heterogene geologie en voorkomen grind (?!)

Reagentia : 7% 3DMe^® (Regenesis) + 7% Brenntaplus VP1 (Brenntag), 150 l/m

Gravel-SPIN ^®

CASE 3: Heterogene aquifer

Date Hour

Injection point IP1 Start 20/08/2019 11:05:47 End 20/08/2019 16:03:25 SPIN INJECTION LOG

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

0 500 1000 1500 2000

Depth (m)

Total V (L)

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

0 500 1000 1500

Q (L/h)

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

0 5 10

P (bar)

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

0 250 500 750

Ks,rel

Project Vorst, BE

V_inj (l/m) 150

P_inj (bar) <2 / <5

Spacing (m) 3

ROI_observed (m) 1,5 / >3,0

ROI_observed: 1,6 – 1,7 m ROI_observed: 1,5 – 1,6 m ROI_observed: 1,6 – 1,7 m ROI_observed: 2,5 – 3,0 m

CASE 4: Glauconiethoudend zand

Locatie : voormalige metaalverwerking, momenteel baanwinkel in Schoten (B) Geologie : glauconiethoudend zand (mariene sedimenten: sand + glauconite) Verontreiniging : VOCl, vnl. TCE (26.000 µg/l)

Uitdagingen : geologie (glauconiet)

Reagentia : 10% ELS^® (PeroxyChem) + 10% Brenntaplus VP1 (Brenntag), 200 l/m, 4 m

CASE 4: Glauconiethoudend zand

Injection point IP 10 Date Hour

Upper limit 2,0 m-bgl 23/01/2020 10:43:10

Lower limit 12,0 m-bgl 23/01/2020 13:07:09

Dosage 150 L/m 31/01/2020 17:22:49

SPIN ® INJECTION LOG

Start injection End injection Processing

0

2

4

6

8

10

12

0 500 1000 1500 2000

Cumulative volume (L)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15

Injection pressure (bar)

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30

Injection flow rate (L/min)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10

Hydraulic conductivity (L/min.bar)

Project Schoten, BE

V_inj (l/m) 150

P_inj (bar) 2 => 10

Spacing (m) 2,5

ROI_observed (m) n.d.

CASE 4: Glauconiethoudend zand

Project Schoten, BE

V_inj (l/m) 150

P_inj (bar) 2 => 10

Spacing (m) 2,5

ROI_observed (m) n.d.

CASE 5: Mergel

Locatie : actieve industriële site nabij Dijon (Fr) Geologie : mergel (clay-CaCO₃)

Verontreiniging : VOCl, relatief hoge flux

Uitdagingen : mergelrots  Gravel-SPIN^®

Reagentia : water, full-scale EDS-ER^TM (Tersus Env. LLC)

Injection point IP2 Date Hour

Upper limit 2,0 m-bgl 2/09/2019 8:48:03

Lower limit 9,0 m-bgl 2/09/2019 10:29:12

Dosage 50 L/m 5/02/2020 15:48:01

SPIN ® INJECTION LOG

Start injection End injection Processing

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 200 400 600

Cumulative volume (L)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6 8

Injection pressure (bar)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 5 10

Injection flow rate (L/min)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6

Hydraulic conductivity (L/min.bar)

CASE 5: Mergel

Upper limit 2,0 m-bgl 9,18 bar

Lower limit 9,0 m-bgl 6,15 L/min

Dosage 50,0 L/m 1,28 L

Time step 10,00 #meas/sec 0,49 L

SPIN ® micro-Frac data

Depth Max. pressure Max. flow rate Total volume Average Ks,rel

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 50 100 150 200 250

Injection pressure (bar)

0 1 2 3 4 5 6 7

0 50 100 150 200 250

Injection flow rate (L/min)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

0 50 100 150 200 250

Cumulative volume (L)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

0 50 100 150 200 250

Relative hydraulic conductivity

Number of timesteps

Connectie gecreëerd naar naturlijkefracture

Injection point IP2 Date Hour

Upper limit 2,0 m-bgl 2/09/2019 8:48:03

Lower limit 9,0 m-bgl 2/09/2019 10:29:12

Dosage 50 L/m 5/02/2020 15:48:01

SPIN ® INJECTION LOG

Start injection End injection Processing

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 200 400 600

Cumulative volume (L)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6 8

Injection pressure (bar)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 5 10

Injection flow rate (L/min)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6

Hydraulic conductivity (L/min.bar)

CASE 5: Mergel

Upper limit 2,0 m-bgl 1,51 bar

Lower limit 9,0 m-bgl 7,11 L/min

Dosage 50,0 L/m 4,78 L

Time step 10,00 #meas/sec 4,42 L

SPIN ® micro-Frac data

Depth Max. pressure Max. flow rate Total volume Average Ks,rel

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Injection pressure (bar)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Injection flow rate (L/min)

0 1 2 3 4 5 6

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Cumulative volume (L)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Relative hydraulic conductivity

Number of timesteps

Injectie in porositeit

Injection point IP2 Date Hour

Upper limit 2,0 m-bgl 2/09/2019 8:48:03

Lower limit 9,0 m-bgl 2/09/2019 10:29:12

Dosage 50 L/m 5/02/2020 15:48:01

SPIN ® INJECTION LOG

Start injection End injection Processing

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 200 400 600

Cumulative volume (L)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6 8

Injection pressure (bar)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 5 10

Injection flow rate (L/min)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6

Hydraulic conductivity (L/min.bar)

CASE 5: Marlstone

Upper limit 2,0 m-bgl 10,00 bar

Lower limit 9,0 m-bgl 8,33 L/min

Dosage 50,0 L/m 3,29 L

Time step 5,00 #meas/sec Average Ks,rel 0,48 L

SPIN ® micro-Frac data

Depth Max. pressure Max. flow rate Total volume

0 2 4 6 8 10 12

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Injection pressure (bar)

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Injection flow rate (L/min)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Cumulative volume (L)

-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Relative hydraulic conductivity

Number of timesteps

Injectie in naturlijkefracture

CASE 6: Slurry “injectie” (deeltjes)

Wat is een slurry ? “Een half-vloeibaar mengsel,

typisch van fijne, vaste deeltjes gesuspendeerd in water”

Wat is bodem? “Reageert als een zandfilter

ontworpen om vaste deeltjes

uit een vloeistof te filteren”

CASE 6: Slurry “injectie” (deeltjes)

Injection point IP1 12,31 m-bgl

Upper limit 12,0 m-bgl 3,08 bar

Lower limit 20,0 m-bgl 17,33 L/min

Dosage 66,0 L/m 5,76 L

Time step 2,00 #meas/sec Average Ks,rel 4,28 (-)

SPIN ® micro-data

Depth Max. pressure Max. flow rate Total volume

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Injection pressure (bar)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Injection flow rate (L/min)

0 1 2 3 4 5 6 7

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Cumulative volume (L)

0 2 4 6 8 10 12

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Relative hydraulic conductivity

Number of timesteps

Injection Window

!

Willen we “fracturen”?

CASE 7: Maasgrind

Locatie : actieve industriële site te Genk (Be) Geologie : rolkeien (silex) (Pleistoceen (Quartair)) Verontreiniging : nvt (proof of concept)

Uitdagingen : rolkeien  Gravel-SPIN^® Reagentia : water

Vragen?

Injectis BV

Achterstraat 35 B-8790 Waregem Belgium

www.injectis.com

Dr. ir. Jeroen Vandenbruwane Managing director

jeroen@injectis.com Mob.: +32 474 36 85 45

Eng. Alexandre Engels Account manager alex@injectis.com

Mob.: +32 494 94 72 35

WINNER OF THE NICOLE INNOVATION

AWARD 2019