Puuraugu keemilise sissepritse torud – miks need ebaõnnestuvad?Uute testimismeetodite kogemused, väljakutsed ja rakendamine
Autoriõigus 2012, Naftainseneride Ühing
Abstraktne
Statoilil on mitu põldu, kus rakendatakse katlakivi inhibiitori pidevsüsti.Eesmärk on kaitsta ülemist toru ja kaitseklappi (Ba/Sr) SO4 või CaCO eest;mastaabis juhtudel, kui katlakivi pigistamine võib olla keeruline ja kulukas korrapäraselt teostada, nt merealuste väljade ühendamine.
Katlakivi inhibiitori süvendite pidev süstimine on tehniliselt sobiv lahendus ülemise torustiku ja kaitseklapi kaitsmiseks süvendites, millel on katlakivi tekkepotentsiaal tootmispakendaja kohal;eriti kaevudes, mida ei ole vaja regulaarselt pigistada, kuna puurkaevude läheduses on võimalik katlakivi.
Kemikaalide sissepritseliinide projekteerimine, käitamine ja hooldamine nõuavad erilist tähelepanu materjali valikule, kemikaalide kvalifitseerimisele ja järelevalvele.Rõhk, temperatuur, voolurežiimid ja süsteemi geomeetria võivad seada probleeme ohutuks kasutamiseks.Väljakutsed on tuvastatud mitme kilomeetri pikkustes sissepritseliinides tootmisüksusest veealuse mallini ja sissepritseventiilides kaevudes.
Arutatakse välikogemusi, mis näitavad puuraukude pideva sissepritsesüsteemide keerukust seoses sademete ja korrosiooniprobleemidega.Esindatud on laboratoorsed uuringud ja uute meetodite rakendamine keemiliseks kvalifitseerimiseks a.Tegeletakse multidistsiplinaarsete meetmete vajadustega.
Sissejuhatus
Statoil tegutseb mitmel valdkonnal, kus on rakendatud kemikaalide pidevpritse.See hõlmab peamiselt katlakivi inhibiitori (SI) süstimist, mille eesmärk on kaitsta ülemist torustikku ja kaitseklappi (DHSV) (Ba/Sr) SO4 või CaCO eest;kaal.Mõnel juhul süstitakse emulsioonipurustaja auku, et alustada eraldusprotsessi võimalikult sügaval süvendis suhteliselt kõrgel temperatuuril.
Katlakivi inhibiitori süvendite pidev süstimine on tehniliselt sobiv lahendus, et kaitsta kaevude ülemist osa, millel on katlakivi tekkepotentsiaal tootmispakendaja kohal.Pidevat süstimist võib soovitada eriti kaevudes, mida ei ole vaja pigistada, kuna lähedalasuvas puuraugus on madal katlakivi;või juhtudel, kui katlakivi pigistamine võib olla keeruline ja kulukas korrapäraselt teostada, nt merealuste väljade ühendamine.
Statoilil on laialdased kogemused pideva kemikaalide sissepritse alal pealissüsteemidesse ja veealustesse mallidesse, kuid uus väljakutse on viia sissepritsekoht sügavamale kaevu.Kemikaalide sissepritseliinide projekteerimine, käitamine ja hooldamine nõuab erilist tähelepanu mitmele teemale;nagu materjali valik, keemiline kvalifikatsioon ja järelevalve.Rõhk, temperatuur, voolurežiimid ja süsteemi geomeetria võivad seada probleeme ohutuks kasutamiseks.On tuvastatud raskused pikkade (mitu kilomeetrit) sissepritseliinide puhul, mis ulatuvad tootmisrajatise veealuse mallini ja kaevude sissepritseventiilidesse;Joonis 1.Mõned sissepritsesüsteemid on töötanud plaanipäraselt, teised on aga erinevatel põhjustel üles öelnud.Kavas on mitmed uued valdkonnaarendused aukude keemilise süstimise (DHCI) jaoks;Kuid;mõnel juhul ei ole seadmed veel täielikult kvalifitseeritud.
DHCI rakendamine on keeruline ülesanne.See hõlmab kaevude lõpetamist ja projekteerimist, kaevude keemiat, ülaosa süsteemi ja kemikaalide doseerimissüsteemi.Kemikaal pumbatakse ülaosast kemikaali sissepritsetoru kaudu lõpetamisseadmesse ja alla kaevu.Seetõttu on seda tüüpi projektide kavandamisel ja läbiviimisel otsustava tähtsusega mitme valdkonna koostöö.Arvesse tuleb võtta erinevaid kaalutlusi ja oluline on hea suhtlus projekteerimise ajal.Kaasatud on protsessiinsenerid, veealused insenerid ja lõpetamisinsenerid, kes tegelevad kaevude keemia, materjalivaliku, voolukindluse ja tootmiskemikaalide juhtimise teemadega.Väljakutsed võivad olla keemiarelva kuningas või temperatuuri stabiilsus, korrosioon ja mõnel juhul vaakumiefekt, mis on tingitud kohalikust rõhust ja voolu mõjust kemikaali sissepritsetorustikus.Lisaks nendele tingimused, nagu kõrge rõhk, kõrge temperatuur, suur gaasikiirus, kõrge katlakivi potentsiaal，kaevu naba ja sügav sissepritsepunkt kaevu kaugusel, esitab süstitavale kemikaalile ja sissepritseventiilile erinevaid tehnilisi väljakutseid ja nõudeid.
Ülevaade Statoili tegevusse paigaldatud DHCI süsteemidest näitab, et kogemused pole alati olnud edukad. Tabel 1. Küll aga tegeletakse sissepritse konstruktsiooni, kemikaalide kvalifikatsiooni, käitamise ja hoolduse täiustamise planeerimisega.Väljakutsed on valdkonnati erinevad ja probleem ei pruugi olla selles, et kemikaali sissepritseventiil ise ei tööta.
Viimastel aastatel on puurkaevude keemiliste sissepritseliinidega seoses tekkinud mitmeid väljakutseid.Selles artiklis on toodud mõned näited nendest kogemustest.Ettekandes käsitletakse väljakutseid ja meetmeid, mis on võetud DHCI liinidega seotud probleemide lahendamiseks.Esitatakse kaks haiguslugu;üks korrosiooni ja üks keemiarelvade kuningas.Arutatakse välikogemusi, mis näitavad puuraukude pideva sissepritsesüsteemide keerukust seoses sademete ja korrosiooniprobleemidega.
Kaalutakse ka laboriuuringuid ja uute meetodite rakendamist keemiliseks kvalifitseerimiseks;kuidas kemikaali pumbata, katlakivi eemaldamise potentsiaal ja vältimine, keeruline seadmete rakendamine ja kuidas kemikaal mõjutab ülaosa süsteemi, kui kemikaali tagasi toodetakse.Kemikaalide kasutamise aktsepteerimiskriteeriumid hõlmavad keskkonnaprobleeme, tõhusust, ülemist salvestusmahtu, pumba kiirust, olemasolevat pumpa saab kasutada jne. Tehnilised soovitused peavad põhinema vedeliku ja keemia ühilduvusel, jääkide tuvastamisel, materjalide ühilduvusel, veealusel nabanööril, kemikaalide doseerimissüsteemil ja nende liinide ümbruses olevad materjalid.Kemikaali võib olla vaja hüdraati inhibeerida, et vältida sissepritsetoru ummistumist gaasi sissetungi tõttu, ning kemikaal ei tohi transportimise ja ladustamise ajal külmuda.Olemasolevates sisejuhistes on kontrollnimekiri selle kohta, milliseid kemikaale saab süsteemi igas punktis kasutada. Füüsikalised omadused, nagu viskoossus, on olulised.Sissepritsesüsteem võib hõlmata 3–50 km kaugust nabanööri merealusest voolujoonest ja 1–3 km kaevu.Seetõttu on oluline ka temperatuuri stabiilsus.Võib-olla tuleb kaaluda ka järgnevate mõjude hindamist, nt rafineerimistehastes.
Puuraugu kemikaalide sissepritsesüsteemid
Kulutulu
Katlakivi inhibiitori süvendi pidev süstimine DHS-i kaitsmiseks Vor tootmistorusid võib olla kuluefektiivne võrreldes kaevu pigistamisega katlakivi inhibiitoriga.See rakendus vähendab moodustumise kahjustuste tekkevõimalust võrreldes katlakivi pigistamisega, vähendab protsessiprobleemide tekkimise võimalust pärast katlakivi pigistamist ja annab võimaluse juhtida kemikaalide sissepritse kiirust ülemise sissepritsesüsteemi kaudu.Sissepritsesüsteemi võib kasutada ka muude kemikaalide pidevaks süstimiseks auku ja seeläbi vähendada muid probleeme, mis võivad tekkida protsessitehasest allpool.
Oseberg S või põllu puuraukude strateegia väljatöötamiseks on tehtud põhjalik uuring.Suurim mastaapne probleem oli CaCO;kestendus ülemises torus ja võimalik DHSV rike.Oseberg S või mastaabihaldusstrateegia kaalutlustes jõuti järeldusele, et kolme aasta jooksul oli DHCI kõige kuluefektiivsem lahendus kaevudes, kus töötasid kemikaalide sissepritseliinid.Peamine kuluelement seoses konkureeriva katlakivi pigistamise tehnikaga oli pigem edasilükatud õli kui keemilised/tegevuskulud.Katlakivi inhibiitori kasutamisel gaasitõstmisel oli kemikaalide maksumuse peamiseks teguriks kõrge gaasi tõstmise kiirus, mis viis kõrge SI kontsentratsioonini, kuna kontsentratsioon tuli tasakaalustada gaasi tõstekiirusega, et vältida keemiarelva kuningat.Kahe Oseberg S-i või hästitoimivate DHC I liinidega kaevu puhul valiti see valik DHS V kaitsmiseks CaCO eest;skaleerimine.
Pidev sissepritsesüsteem ja klapid
Olemasolevad lõpetamislahendused, mis kasutavad pidevaid kemikaalide sissepritsesüsteeme, seisavad silmitsi väljakutsetega, et vältida kapillaaride ummistumist.Tavaliselt koosneb sissepritsesüsteem kapillaarliinist, 1/4” või 3/8” välisläbimõõduga (OD), mis on haagitud pinnakollektoriga, toidetakse läbi ja on ühendatud torude rõngakujulisel küljel oleva torude riputiga.Kapillaarliin kinnitatakse tootmistoru välisläbimõõduga spetsiaalsete torukrae klambritega ja kulgeb toru välisküljel kuni kemikaali süstimistoruni.Torn asetatakse traditsiooniliselt DHS V-st ülesvoolu või kaevu sügavamale, et anda süstitavale kemikaalile piisavalt hajutamisaega ja asetada kemikaal sinna, kus probleemid leitakse.
Kemikaalide sissepritseventiili juures (joonis 2) sisaldab väike, umbes 1,5-tollise läbimõõduga kassett tagasilöögiklappe, mis takistavad puuraukude vedelike sisenemist kapillaaritorusse.See on lihtsalt vedru otsas sõitev väike kann.Vedrujõud määrab ja ennustab survet, mis on vajalik tihendi avamiseks tihenduspesalt.Kui kemikaal hakkab voolama, tõstetakse pael pesast välja ja avab tagasilöögiklapi.
Nõutav on paigaldada kaks tagasilöögiklappi.Üks ventiil on esmane barjäär, mis takistab puuraukude vedelike sisenemist kapillaarliini.Sellel on suhteliselt madal avanemisrõhk (2-15 baari). Kui hüdrostaatiline rõhk kapillaaritoru sees on väiksem kui puuraugu rõhk, püüavad puurauku vedelikud siseneda kapillaaritorusse.Teisel tagasilöögiklapil on ebatüüpiline avanemisrõhk 130–250 baari ja seda tuntakse U-toru ennetussüsteemina.See klapp takistab kapillaaritoru sees oleva kemikaali vaba voolamist puurauku, kui hüdrostaatiline rõhk kapillaaritoru sees on suurem kui puuraugu rõhk kemikaali sissepritsepunktis tootmistoru sees.
Lisaks kahele tagasilöögiklapile on tavaliselt ka reasisene filter, mille eesmärk on tagada, et ükski praht ei kahjustaks tagasilöögiklappide süsteemide tihendusvõimet.
Kirjeldatud tagasilöögiklappide mõõtmed on üsna väikesed ja sissepritsevedeliku puhtus on nende tööfunktsiooni jaoks hädavajalik.Arvatakse, et süsteemis olevat prahti saab ära loputada, suurendades vooluhulka kapillaartoru sees, nii et tagasilöögiklapid avanevad tahtlikult.
Kui tagasilöögiklapp avaneb, väheneb voolav rõhk kiiresti ja levib mööda kapillaari, kuni rõhk uuesti tõuseb.Seejärel suletakse tagasilöögiklapp, kuni kemikaalide vool tekitab klapi avamiseks piisava rõhu;tagajärjeks on rõhu kõikumised tagasilöögiklapi süsteemis.Mida kõrgem on tagasilöögiklapi süsteemi avanemisrõhk, seda väiksem on tagasilöögiklapi avanemisel tekkinud vooluala ja süsteem püüab saavutada tasakaalutingimusi.
Kemikaalide sissepritseventiilidel on suhteliselt madal avanemisrõhk;ja kui torustiku rõhk kemikaali sisselaskepunktis peaks muutuma väiksemaks kui kapillaaritorustikus olevate kemikaalide hüdrostaatilise rõhu ja tagasilöögiklapi avanemisrõhu summa, tekib kapillaaritoru ülemises osas vaakum või vaakum.Kui kemikaali sissepritse peatub või kemikaali vool on madal, hakkavad kapillaarliini ülemises osas tekkima vaakumilähedased tingimused.
Vaakumi tase sõltub puuraugu rõhust, kapillaaritorustikus kasutatava süstitava keemilise segu erikaalust, tagasilöögiklapi avanemisrõhust süstimispunktis ja kemikaali voolukiirusest kapillaaritorustikus.Kaevu tingimused varieeruvad kogu põllu tööea jooksul ja seetõttu varieerub ka vaakumi potentsiaal aja jooksul.Oluline on sellest olukorrast teadlik olla, et enne eeldatavate väljakutsete tekkimist õigesti kaaluda ja ettevaatusabinõusid võtta.
Koos madalate süstimiskiirustega aurustuvad tavaliselt seda tüüpi rakendustes kasutatavad lahustid, põhjustades mõjusid, mida pole täielikult uuritud.Need efektid on püstoli kuningas või tahkete ainete, näiteks polümeeride, sadestumine lahusti aurustumisel.
Lisaks saab galvaanielemente moodustada üleminekufaasis kemikaali vedeliku pinna ja ülaltoodud auruga täidetud peaaegu vaakumgaasi faasi vahel.See võib põhjustada kapillaarliini sees lokaalset punktkorrosiooni, mis on tingitud kemikaali suurenenud agressiivsusest nendes tingimustes.Helbed või soolakristallid, mis moodustuvad kilena kapillaarijoone sees, kui selle sisemus kuivab, võivad kapillaaritoru kinni kiiluda või ummistada.
No barjääri filosoofia
Tugevate kaevulahenduste projekteerimisel nõuab Statoil, et kaevu ohutus oleks kogu kaevu elutsükli jooksul paigas.Seega nõuab Statoil, et kaks sõltumatut kaevutõket oleksid terved.joonisel fig 3 on kujutatud ebatüüpilise kaevu tõkke skeemi, kus sinine värv tähistab primaarset kaevu tõkke ümbrist;antud juhul tootmistorud.Punane värv tähistab sekundaarset barjääri ümbrist;ümbris.Joonise vasakpoolsel küljel on kemikaali sissepritse tähistatud musta joonena, mille sissepritsepunkt on tootmistorusse punasega tähistatud piirkonnas (sekundaarne barjäär).Kemikaalide sissepritsesüsteemide kasutuselevõtt kaevu seab ohtu nii primaarse kui ka sekundaarse puuraugu tõkke.
Korrosiooni juhtumite ajalugu
Sündmuste jada
Katlakivi inhibiitori süvendite keemiline süstimine on rakendatud naftaväljale, mida haldab Statoil Norra mandrilaval.Sel juhul oli kasutatud katlakivi inhibiitor algselt kvalifitseeritud kasutamiseks nii pealispinnal kui ka vee all.Kaevu täiendamisele järgnes DHCIpointat2446mMD paigaldamine, joonis 3.Katlakivi ülemise külje inhibiitori süstimist avasse alustati ilma kemikaali täiendava testimiseta.
Pärast aastast töötamist leiti kemikaalide sissepritsesüsteemis lekkeid ja alustati uurimist.Leke avaldas kahjulikku mõju kaevutõketele.Sarnased sündmused toimusid mitme kaevu puhul ja mõned neist tuli uurimise ajaks sulgeda.
Tootmistoru tõmmati ja uuriti üksikasjalikult.Korrosioonirünnak piirdus torustiku ühe poolega ja mõned torude ühenduskohad olid nii roostetanud, et nendest olid tegelikult augud.Ligikaudu 8,5 mm paksune 3% kroomitud teras oli lagunenud vähem kui 8 kuuga.Peamine korrosioon oli toimunud kaevu ülemises osas, alates kaevupeast kuni umbes 380 m MD-ni ja kõige hullemini korrodeerunud torude ühendused leiti umbes 350 m MD juures.Sellest sügavusest madalamal täheldati vähe või üldse mitte korrosiooni, kuid torude OD-delt leiti palju prahti.
Samuti lõigati ja tõmmati 9-5/8'' kesta ning täheldati sarnaseid mõjusid;korrosiooniga kaevu ülemises osas ainult ühel küljel.Indutseeritud lekke põhjustas korpuse nõrgenenud osa lõhkemine.
Keemilise sissepritsetoru materjal oli sulam 825.
Keemiline kvalifikatsioon
Keemilised omadused ja korrosioonikatsetused on katlakivi inhibiitorite kvalifitseerimisel olulised fookused ning tegelik katlakivi inhibiitor on kvalifitseeritud ja seda on kasutatud pealispinnas ja veealustes rakendustes mitu aastat.Tegeliku keemilise puuraugu kasutamise põhjuseks olid keskkonnaomaduste paranemine, asendades olemasoleva puurkaevu kemikaali. Katlakivi inhibiitorit kasutati aga ainult ümbritseva õhu pealispinna ja merepõhja temperatuuridel (4-20 ℃).Süvendisse süstides võis kemikaali temperatuur olla kuni 90 ℃, kuid sellel temperatuuril ei tehtud täiendavaid katseid.
Kemikaalide tarnija tegi esialgsed korrosioonikatsed ja tulemused näitasid süsinikterase puhul kõrgel temperatuuril 2–4 mm aastas.Selles etapis oli operaatori materiaaltehniline pädevus kaasatud minimaalselt.Hiljem tegi operaator uusi katseid, mis näitasid, et katlakivi inhibiitor oli tootmistorustikus ja tootmiskorpuses olevate materjalide suhtes väga söövitav ning korrosioonimäär ületas 70 mm aastas.Keemilise sissepritsetoru materjali Alloy 825 ei olnud enne süstimist katlakivi inhibiitori suhtes testitud.Kaevu temperatuur võib ulatuda 90 ℃-ni ja nendes tingimustes oleks tulnud läbi viia piisavad testid.
Uurimine näitas ka, et katlakivi inhibiitor kontsentreeritud lahusena oli pH väärtuseks <3,0.pH-d ei olnud aga mõõdetud.Hiljem näitas mõõdetud pH väga madalat pH väärtust 0-1.See illustreerib vajadust mõõtmiste ja materjalidega seotud kaalutluste järele lisaks etteantud pH väärtustele.
Tulemuste tõlgendamine
Sissepritsevoolik (joonis 3) on konstrueeritud nii, et see annab katlakivi inhibiitori hüdrostaatilise rõhu, mis ületab sissepritsepunktis oleva rõhu.Inhibiitorit süstitakse kõrgemal rõhul kui puuraugus.Selle tulemuseks on U-toru efekt kaevu sulgemisel.Klapp avaneb alati suurema rõhuga sissepritsetorustikus kui kaevus.Seetõttu võib süstetorus tekkida vaakum või aurustumine.Korrosioonikiirus ja täppide tekke oht on lahusti aurustumise tõttu suurim gaasi/vedeliku üleminekutsoonis.Kupongidega tehtud laboratoorsed katsed kinnitasid seda teooriat.Kaevudes, kus esines leket, asusid kõik sissepritsetorude augud kemikaali sissepritsetorustiku ülemises osas.
Joonisel fig 4 on kujutatud DHC I liini fotograafia olulise punktkorrosiooniga.Välimisel tootmistorustikul ilmnenud korrosioon viitas katlakivi inhibiitori lokaalsele kokkupuutele lekkepunktist.Lekke põhjustas tugevalt söövitava kemikaali tekitatud punktkorrosioon ja leke kemikaali sissepritsetorustiku kaudu tootmiskorpusesse.Katlakivi inhibiitor pihustati süvendatud kapillaarliinist korpusele ja torudele ning tekkisid lekked.Sissepritsetoru lekete sekundaarseid tagajärgi ei võetud arvesse.Jõuti järeldusele, et korpuse ja torude korrosioon oli tingitud kontsentreeritud katlakiviinhibiitoritest, mis kandsid süvenditega kapillaarijoonest korpusele ja torudele, joonis 5.
Antud juhul oli puudulik materjalipädevuse inseneride kaasamine.DHCI liini kemikaali söövitust ei olnud testitud ja lekkest tulenevaid teisesi mõjusid ei hinnatud;näiteks kas ümbritsevad materjalid taluvad keemilist kokkupuudet.
Keemiarelvade kuninga haiguslugu
Sündmuste jada
HP HT välja katlakivi vältimise strateegia oli katlakivi inhibiitori pidev süstimine allavoolu kaitseklapi ülesvoolu.Kaevus tuvastati tõsine kaltsiumkarbonaadi katlakivi potentsiaal.Üks väljakutseid oli kõrge temperatuur ning kõrge gaasi- ja kondensaaditootmiskiirus koos madala veetootmiskiirusega.Katlakivi inhibiitori süstimisel tekkis mure, et kõrge gaasitootmise kiirus eemaldab lahusti ja kemikaali püstoli kuningas tekib süvendi kaitseklapist ülesvoolu asuvas sissepritsepunktis, joonis 1.
Katlakivi inhibiitori kvalifitseerimisel keskenduti toote efektiivsusele HP HT tingimustes, sealhulgas käitumisele ülemise protsessi süsteemis (madal temperatuur).Peamine probleem oli katlakivi inhibiitori enda sadestumine tootmistorustikus suure gaasikiiruse tõttu.Laboratoorsed testid näitasid, et katlakivi inhibiitor võib sadestuda ja kleepuda toru seinale.Kaitseklapi kasutamine võib seega ületada riski.
Kogemused näitasid, et pärast paarinädalast töötamist hakkas kemikaaliliin lekkima.Kapillaartorusse paigaldatud pinnamõõturilt oli võimalik jälgida puuraugu rõhku.Liin isoleeriti kaevu terviklikkuse saamiseks.
Kemikaalide sissepritsetorustik tõmmati kaevust välja, avati ja kontrolliti probleemi diagnoosimiseks ja võimalike rikke põhjuste leidmiseks.Nagu on näha jooniselt 6, leiti märkimisväärne kogus sadet ja keemiline analüüs näitas, et osa sellest oli katlakivi inhibiitor.Sade paiknes tihendi juures ning klappi ja klappi ei saanud kasutada.
Klapi rikke põhjustas klapisüsteemi sees olev praht, mis takistas tagasilöögiklappide söömist metallist metallist istmele.Prahti uuriti ja selgus, et peamised osakesed olid metallilaastud, mis tekkisid tõenäoliselt kapillaarliini paigaldamise käigus.Lisaks tuvastati mõlemal tagasilöögiklapil valget prahti, eriti klappide tagaküljel.See on madalrõhu pool, st see külg oleks alati puurauku vedelikega kontaktis.Esialgu arvati, et see on tootmiskaevu praht, kuna klapid olid kinni kinni jäänud ja puutunud kokku puuraukude vedelikega.Kuid uurides selgus, et praht on polümeerid, mille keemia on sarnane katlakivi inhibiitorina kasutatava kemikaaliga.See pakkus meile huvi ja Statoil soovis uurida nende kapillaarliinis esinevate polümeerijäätmete põhjuseid.
Keemiline kvalifikatsioon
HP HT valdkonnas on erinevate tootmisprobleemide leevendamiseks sobivate kemikaalide valimisega seotud palju väljakutseid.Katlakivi inhibiitori kvalifikatsioonis pideva süstimise süvendite jaoks viidi läbi järgmised katsed:
● Toote stabiilsus
● Termiline vananemine
● Dünaamilised jõudlustestid
● Ühilduvus moodustumise vee ja hüdraadi inhibiitoriga (MEG)
● Staatiline ja dünaamiline relvakuninga test
● uuesti lahustumise teave vesi, värske kemikaal ja MEG
Kemikaalit süstitakse eelnevalt kindlaksmääratud annusega，kuid vee tootmine ei pruugi olla konstantne，st vee slugging.Vesinälkjate vahel，kui kemikaal satub puurauku，sellele tuleb vastu kuum，kiiresti voolav süsivesinikgaasi vool.See sarnaneb katlakivi inhibiitori süstimisega gaasitõsteseadmesse (Fleming etal.2003).
kõrge gaasitemperatuur，lahusti eemaldamise oht on äärmiselt suur ja püstoli kuningas võib põhjustada sissepritseventiili ummistumise.See on oht isegi kõrge keemispunkti/madala aururõhu lahustite ja muude aururõhu alandajate (VPD) koostisega kemikaalide puhul. Osalise ummistuse korral，moodustumise vee vool，MEG ja/või värske kemikaal peavad suutma eemaldada või uuesti lahustada dehüdreeritud või väljapurustatud kemikaali.
Sel juhul kavandati uudne laboratoorse katseseade, et korrata voolutingimusi HP/HTg tootmissüsteemina sissepritseportide lähedal.Dünaamiliste püstolikuningate katsete tulemused näitavad, et kavandatud rakendustingimustes registreeriti märkimisväärne lahusti kadu.See võib kaasa tuua kiire relvakuninga ja lõpuks vooluliinide blokeerimise.Seetõttu näitas töö, et nendes kaevudes enne vee tootmist eksisteeris suhteliselt märkimisväärne oht kemikaalide pidevaks süstimiseks, ja selle tulemusel otsustati kohandada selle välja tavapäraseid käivitusprotseduure, lükates kemikaalide süstimist edasi kuni vee läbimurde tuvastamiseni.
Katlakivi inhibiitori kvalifikatsioon pideva sissepritse süviseava jaoks keskendus peamiselt lahusti eemaldamisele ja katlakivi inhibiitori püstoli kuningale süstimispunktis ja voolujoones, kuid püstoli kuninga potentsiaali sissepritseventiilis endas ei hinnatud.Sissepritseventiil ebaõnnestus tõenäoliselt märkimisväärse lahusti kadu ja kiire relvakuninga tõttu,Joonis 6. Tulemused näitavad, et on oluline omada süsteemi terviklikku vaadet;mitte ainult keskenduda tootmisprobleemidele,aga ka kemikaali süstimisega seotud väljakutsed,st sissepritseventiil.
Kogemused teistest valdkondadest
Üks esimesi teateid pikamaa keemiliste sissepritseliinide probleemide kohta pärines Gull fak sandVig dis satelliidiväljadelt (Osa etal.2001). Merealused sissepritseliinid blokeeriti hüdraadi moodustumise eest liini sees, kuna toodetud vedelikest tungis sisse gaas. torusse sissepritseventiili kaudu.Töötati välja uued juhised merealuste tootmiskemikaalide väljatöötamiseks.Nõuded hõlmasid osakeste eemaldamist (filtreerimist) ja hüdraadi inhibiitori (nt glükooli) lisamist kõikidele veepõhistele katlakivi inhibiitoritele, mida süstiti veealustesse mallidesse.Keemiline stabiilsus,Arvesse võeti ka viskoossust ja ühilduvust (vedelik ja materjalid).Need nõuded on viidud edasi Statoili süsteemi ja hõlmavad kemikaalide süstimist aukudesse.
Oseberg S või põllu arendusfaasis otsustati, et kõik puurkaevud tuleb täiendada DHC I süsteemidega (Fleming et al. 2006). Eesmärgiks oli CaCO vältimine.；skaleerimine ülemises torus SI süstimise teel.Üks peamisi väljakutseid seoses kemikaalide sissepritseliinidega oli pinna ja süvise väljalaskeava vahelise side saavutamine.Kemikaali sissepritsetoru siseläbimõõt vähenes rõnga kaitseklapi ümber 7 mm-lt 0,7 mm-ni (ID), kuna ruumipiirangud ja vedeliku võime transportida läbi selle sektsiooni mõjutasid edukuse määra.Mitmetel platvormkaevudel olid kemikaalide sissepritsetorud, mis olid ummistunud,aga põhjust ei mõistetud.Erinevate vedelike rongid (glükool,toores,kondensaat,ksüleen,katlakivi inhibiitor,vesi jne) testiti laboratoorselt viskoossuse ja ühilduvuse osas ning pumbati liinide avamiseks ette- ja vastupidises voolus;Kuid,sihtmärgist katlakivi inhibiitorit ei saanud pumbata lõpuni kemikaali sissepritseventiilini.Edasi,tüsistusi täheldati fosfonaadi katlakivi inhibiitori sadestamisel ühes süvendisse jääva CaClz soolveega ja katlakivi inhibiitori püstoliga kaevus, kus oli kõrge gaasiõli suhe ja madal veekatkestus (Fleming etal.2006)
Õppetunnid
Katsemeetodi väljatöötamine
Peamised DHC I süsteemide rikkest saadud õppetunnid on seotud katlakivi inhibiitori tehnilise tõhususega, mitte funktsionaalsuse ja kemikaalide sissepritsega.Ülemine süstimine ja veealune süstimine on ületunnitöö hästi toiminud;Kuid,taotlust on laiendatud süvenditesse süstimisele ilma kemikaalide kvalifitseerimise meetodite vastava ajakohastamiseta.Statoili kogemus kahe esitletud välijuhtumiga on see, et kemikaalide kvalifikatsiooni reguleerivat dokumentatsiooni või juhiseid tuleb ajakohastada, et hõlmata seda tüüpi kemikaalide kasutamist.Kaks peamist väljakutset on määratletud kui i) vaakum kemikaali sissepritsetorustikus ja ii) kemikaali võimalik sadenemine.
Kemikaal võib aurustuda tootmistorustikus (nagu on näha püstoli kuninga korpuses) ja sissepritsetorus (vaakumkorpuses on tuvastatud mööduv liides) on oht, et need sademed võivad liikuda koos vooluga ja sissepritseklappi ja edasi süvendisse.Sissepritseventiil on sageli konstrueeritud filtriga sissepritsepunktist ülesvoolu,see on väljakutse,nagu sademete korral, võib see filter olla ummistunud, mis põhjustab ventiili rikke.
Saadud õppetundidest saadud tähelepanekud ja esialgsed järeldused viisid nähtuste ulatusliku laboriuuringuni.Üldine eesmärk oli välja töötada uued kvalifitseerimismeetodid, et vältida sarnaseid probleeme tulevikus.Selles uuringus on läbi viidud mitmesuguseid katseid ja välja töötatud (selleks välja töötatud) mitmed laborimeetodid, et uurida kemikaale seoses tuvastatud väljakutsetega.
● Filtri ummistused ja toote stabiilsus suletud süsteemides.
● Osalise lahusti kadu mõju kemikaalide söövitavale toimele.
● Osalise lahusti kao mõju kapillaaris tahkete ainete või viskoossete korkide tekkele.
Laboratoorsete meetodite katsete käigus on tuvastatud mitmeid võimalikke probleeme
● Korduvad filtri ummistused ja halb stabiilsus.
● Tahkete ainete moodustumine pärast osalist aurustumist kapillaarist
● PH muutub lahusti kadu tõttu.
Läbiviidud katsete iseloom on andnud ka lisateavet ja -teadmisi kapillaarides olevate kemikaalide füüsikaliste omaduste muutumise kohta, kui need on allutatud teatud tingimustele.,ja kuidas see erineb sarnastele tingimustele allutatud hulgilahendustest.Katsetöö on tuvastanud ka olulisi erinevusi puistevedeliku vahel，aurufaasid ja jääkvedelikud, mis võivad suurendada sademete tõenäosust ja/või suurenenud söövitust.
Töötati välja katlakivi inhibiitorite söövitamise katseprotseduur ja see lisati reguleerivasse dokumentatsiooni.Enne katlakivi inhibiitori süstimist tuli iga rakenduse jaoks läbi viia laiendatud söövituskatse.Samuti on tehtud süstimisliinis oleva kemikaali relvakuninga katsed.
Enne kemikaali kvalifitseerimise alustamist on oluline koostada tööde maht, mis kirjeldab kemikaali väljakutseid ja eesmärki.Algfaasis on oluline kindlaks teha peamised väljakutsed, et oleks võimalik valida probleemi lahendava(te) kemikaali(te) tüübid.Kõige olulisemate aktsepteerimiskriteeriumide kokkuvõte on toodud tabelis 2.
Kemikaalide kvalifitseerimine
Kemikaalide kvalifitseerimine hõlmab nii katsetamist kui ka iga rakenduse teoreetilist hindamist.Tehnilised kirjeldused ja katsekriteeriumid tuleb määratleda ja kehtestada，näiteks HSE raames,materjalide ühilduvus,toote stabiilsus ja toote kvaliteet (osakesed).Edasi,külmumispunkt,viskoossus ja ühilduvus teiste kemikaalidega,hüdraadi inhibiitor,tuleb määrata moodustumise vesi ja tekkiv vedelik.Kemikaalide kvalifitseerimiseks kasutatavate katsemeetodite lihtsustatud loend on toodud tabelis 2.
Pidev keskendumine tehnilisele efektiivsusele ja selle jälgimine,annuse määrad ja HSE faktid on olulised.Tootele esitatavad nõuded võivad muutuda põllu või tootmistehase eluea jooksul；varieeruvad sõltuvalt tootmiskiirusest ja vedeliku koostisest.Järeltegevus koos tulemuslikkuse hindamisega,Optimaalse raviprogrammi tagamiseks tuleb uusi kemikaale optimeerida ja/või katsetada sageli.
Sõltuvalt õli kvaliteedist,vee tootmine ja tehnilised väljakutsed avamere tootmistehases,tootmiskemikaalide kasutamine võib olla vajalik ekspordikvaliteedi saavutamiseks,regulatiivsed nõuded,ja avamererajatise ohutuks kasutamiseks.Kõigil valdkondadel on erinevad väljakutsed ning tootmiskemikaalid, mida vajatakse, on valdkonnati ja ületundide lõikes erinevad.
Kvalifikatsiooniprogrammis on oluline keskenduda tootmiskemikaalide tehnilisele efektiivsusele,kuid väga oluline on keskenduda ka kemikaali omadustele,nagu stabiilsus,toote kvaliteet ja ühilduvus.Selle seadistuse ühilduvus tähendab ühilduvust vedelikega,materjalid ja muud tootmiskemikaalid.See võib olla väljakutse.Ei ole soovitav kasutada kemikaali probleemi lahendamiseks, et hiljem avastada, et kemikaal aitab kaasa uutele väljakutsetele või tekitab uusi väljakutseid.Võib-olla on suurim väljakutse kemikaali omadused, mitte tehniline väljakutse.
Erinõuded
Veealuse süsteemi ja pideva sissepritse süvendite puhul tuleks kohaldada tarnitavate toodete filtreerimise erinõudeid.Kemikaalide sissepritsesüsteemi kurnad ja filtrid tuleks varustada vastavalt ülemise sissepritsesüsteemi allavoolu seadmete spetsifikatsioonidele,pumbad ja sissepritseventiilid,süvise sissepritseventiilidele.Kui kasutatakse kemikaalide pidevat süstimist auku, peaksid kemikaalide sissepritsesüsteemi spetsifikatsioonid põhinema kõrgeima kriitilisusega spetsifikatsioonil.Võib-olla on see filter sissepritseventiili ava juures.
Süstimise väljakutsed
Sissepritsesüsteem võib hõlmata 3-50 km kaugusel nabanööri merealusest voolujoonest ja 1-3 km kaugusele kaevu.Füüsikalised omadused, nagu viskoossus ja kemikaalide pumpamise võime, on olulised.Kui viskoossus merepõhja temperatuuril on liiga kõrge, võib kemikaali pumpamine läbi kemikaali sissepritsetoru veealuses nabas ja veealusesse sissepritsepunkti või kaevu olla keeruline.Viskoossus peaks vastama süsteemi spetsifikatsioonidele eeldataval säilitus- või töötemperatuuril.Seda tuleks igal konkreetsel juhul hinnata,ja see sõltub süsteemist.Tabelina on kemikaalide süstimise kiirus kemikaalide süstimise edukuse tegur.Et minimeerida kemikaali sissepritsetoru ummistumise ohtu，selles süsteemis olevad kemikaalid peaksid olema hüdraatidega inhibeeritud (kui on võimalik hüdraate).Kontrollida tuleb süsteemis olevate vedelike (säilitusvedeliku) ja hüdraadi inhibiitoriga ühilduvust.Kemikaali stabiilsuskatsed tegelikel temperatuuridel (madalaim võimalik ümbritseva õhu temperatuur,ümbritseva õhu temperatuur,veealune temperatuur,süstimistemperatuur) tuleb läbida.
Kaaluda tuleb ka programmi kemikaalide sissepritsetorude pesemiseks etteantud sagedusega.Kemikaalide süstimistoru korrapärane loputamine lahustiga võib anda ennetava efekti，glükooli või puhastuskemikaaliga, et eemaldada võimalikud sadestused enne, kui need kogunevad ja võivad põhjustada juhtme ummistumist.Loputusvedeliku keemiline lahus peab olema valitudühildub süstimistorus oleva kemikaaliga.
Mõnel juhul kasutatakse kemikaalide sissepritseliini mitmeks keemiarakenduseks, mis põhinevad erinevatel väljakutsetel põllu eluea jooksul ja vedeliku tingimustes.Tootmise algfaasis enne vee läbimurdmist võivad peamised väljakutsed erineda hilise eluea väljakutsetest, mis on sageli seotud suurenenud veetootmisega.Üleminek mittevesipõhiselt lahustipõhiselt inhibiitorilt, nagu asfalteeni inhibiitor, veepõhise kemikaali, näiteks katlakivi inhibiitori vastu, võib tekitada probleeme ühilduvusega.Seetõttu on oluline keskenduda kokkusobivusele, kvalifikatsioonile ja vahetükkide kasutusviisidele, kui kavatsetakse kemikaali sissepritsetorustikus vahetada.
Materjalid
Seoses materjalide ühilduvusega,kõik kemikaalid peaksid tihenditega ühilduma,elastomeerid，kemikaalide sissepritsesüsteemis ja tootmisettevõttes kasutatavad tihendid ja ehitusmaterjalid.Tuleks välja töötada kemikaalide (nt happelise katlakivi inhibiitori) söövitamise katsemenetlus pideva süstimise süviseava puhul.Iga rakenduse puhul tuleb enne kemikaalide süstimist läbi viia laiendatud söövituskatse.
Arutelu
Tuleb hinnata aukude pideva keemilise süstimise eeliseid ja puudusi.Katlakivi inhibiitori pidev süstimine DHS-i kaitsmiseks Vor tootmisvoolikud on elegantne meetod kaevu kaitsmiseks katlakivi eest.Nagu käesolevas artiklis mainitud, on pideva puurkaevu keemilise süstimisega mitmeid probleeme,riski vähendamiseks on aga oluline mõista lahendusega seotud nähtusi.
Üks võimalus riski vähendamiseks on keskenduda katsemeetodite arendamisele.Võrreldes pinnapealse või veealuse kemikaali süstimisega on kaevu all erinevad ja raskemad tingimused.Kemikaalide kvalifikatsioonimenetlus kemikaalide pidevaks süstimiseks süvisesse peab võtma arvesse neid tingimuste muutusi.Kemikaalide kvalifitseerimine peab toimuma vastavalt materjalile, millega kemikaalid võivad kokku puutuda.Ajakohastada ja rakendada tuleb nõudeid ühilduvuse kvalifitseerimiseks ja katsetamiseks tingimustes, mis kordavad võimalikult lähedased erinevate puuraugude elutsükli tingimustega, milles need süsteemid töötavad.Katsemeetodi arendust tuleb edasi arendada realistlikumate ja representatiivsemate testide saavutamiseks.
Lisaks,edu saavutamiseks on oluline kemikaalide ja seadmete koostoime.Sissepritsekemikaalide ventiilide väljatöötamisel tuleb arvesse võtta keemilisi omadusi ja sissepritseventiili asukohta kaevus.Tuleks kaaluda tõeliste sissepritseventiilide lisamist katseseadmete osana ning katlakivi inhibiitori ja klapi konstruktsiooni toimivuse testimist kvalifitseerimisprogrammi osana.Katlakivi inhibiitorite kvalifitseerimiseks,Põhitähelepanu on varem olnud protsessi väljakutsetele ja mastaabi pärssimisele,kuid hea skaala pärssimine sõltub stabiilsest ja pidevast süstimisest.Ilma stabiilse ja pideva süstimiseta suureneb mastaabipotentsiaal.Kui katlakivi inhibiitori süstimisventiil on lahti keeratud ja vedelikuvoogu ei süstita katlakivi inhibiitorit,kaev ja kaitseklapid ei ole katlakivi eest kaitstud ja seega võib ohutu tootmine olla ohus.Kvalifitseerimisprotseduur peab lisaks protsessi väljakutsetele ja kvalifitseeritud katlakivi inhibiitori efektiivsusele hoolitsema ka katlakivi inhibiitori süstimisega seotud väljakutsete eest.
Uus lähenemine hõlmab mitmeid erialasid ning selgeks tuleb saada nendevaheline koostöö ja vastavad vastutusalad.Selles rakenduses on pealmine protsessisüsteem,kaasatud on veealused mallid ning kaevude projekteerimine ja lõpetamine.Mitmeid valdkondi hõlmavad võrgustikud, mis keskenduvad kemikaalide sissepritsesüsteemide tugevate lahenduste väljatöötamisele, on olulised ja võib-olla tee eduni.Suhtlemine erinevate erialade vahel on kriitilise tähtsusega;Eriti oluline on tihe suhtlus keemikute vahel, kes kontrollivad kasutatavaid kemikaale, ja puurkaevu inseneride vahel, kes kontrollivad kaevus kasutatavaid seadmeid.Kogu protsessi keerukuse mõistmiseks on oluline mõista erinevate erialade väljakutseid ja õppida üksteiselt.
Järeldus
● Katlakivi inhibiitori pidev süstimine DHS-i kaitsmiseks Vor tootmistorud on elegantne meetod kaevu kaitsmiseks katlakivi eest.
● Tuvastatud väljakutsete lahendamiseks,järgmised soovitused:
● Tuleb läbi viia spetsiaalne DHCI kvalifitseerimisprotseduur.
● Kemikaalide sissepritseventiilide kvalifitseerimise meetod
● Keemilise funktsionaalsuse katse- ja kvalifitseerimismeetodid
● Meetodi väljatöötamine
● Asjakohaste materjalide testimine
● Multidistsiplinaarne suhtlus, kus erinevate asjaomaste erialade vaheline suhtlus on edu saavutamiseks ülioluline.
Tänuavaldused
Autor soovib tänada Statoil AS A-d selle teose avaldamise loa eest ning Baker Hughesi ja Schlumbergerit joonisel 2 oleva kujutise kasutamise lubamise eest.
Nomenklatuur
(Ba/Sr)SO4 = baarium/strontsiumsulfaat
CaCO3 = kaltsiumkarbonaat
DHCI = süvise keemiline süstimine
DHSV = auku kaitseklapp
nt=näiteks
GOR = gaasiõli suhe
HSE = terviseohutuse keskkond
HPHT = kõrgsurve kõrge temperatuur
ID = siseläbimõõt
ie=see on
km = kilomeetrit
mm = millimeeter
MEG = monoetüleenglükool
mMD = meetri mõõdetud sügavus
OD = välisläbimõõt
SI = skaala inhibiitor
mTV D = meeter vertikaalset kogusügavust
U-toru = U-kujuline toru
VPD = aururõhku vähendav aine
Joonis 1. Ülevaade ebatüüpilises väljas veealustest ja süvenditest.Visand kemikaalide süstimisest DHSV-st ülesvoolu ja sellega seotud eeldatavad väljakutsed.DHS V = süvise kaitseklapp, PWV = protsessi tiibklapp ja PM V = protsessi peaventiil.
Joonis 2. Ebatüüpilise süvise sissepritsesüsteemi visand koos torni ja ventiiliga.Süsteem on haagitud pinnakollektoriga, toidetakse läbi ja ühendatakse torude rõngakujulisel küljel oleva torude riputiga.Kemikaalide sissepritsesüdamik asetatakse traditsiooniliselt sügavale kaevu eesmärgiga pakkuda keemilist kaitset.
Joonis 3. Tüüpiline kaevutõkke skeem,kus sinine värv tähistab kaevu esmase tõkke ümbrist;antud juhul tootmistorud.Punane värv tähistab sekundaarset barjääri ümbrist;ümbris.Vasakul pool on näidatud keemilise sissepritse, must joon koos süstimispunktiga tootmistorusse punasega tähistatud piirkonnas (sekundaarne barjäär).
Joonis 4. 3/8-tollise sissepritsetoru ülemisest osast leitud auk.Ala on kujutatud ebatüüpilise kaevutõkke skemaatilisel eskiisil, mis on tähistatud oranži ellipsiga.
Joonis 5. Tugev korrosioonirünnak 7” 3% kroomtorudele.Joonisel on kujutatud korrosioonirünnakut pärast katlakivi inhibiitori pihustamist süvendatud kemikaalide sissepritsetorust tootmistorudele.
Joonis 6. Kemikaalide sissepritseventiilist leitud praht.Prahiks oli antud juhul lisaks mõningasele valkjale prahile ilmselt paigaldusprotsessist tekkinud metallilaastud.Valge prahi uurimine osutus polümeerideks, mille keemia oli sarnane süstitava kemikaaliga
Postitusaeg: 27. aprill 2022