Долунски линии за хемиско вбризгување - зошто не успеваат?Искуства, предизвици и примена на нови методи за тестирање
Авторски права 2012, Друштво на нафтени инженери
Апстракт
Статоил работи на неколку полиња каде што се применува континуирано вбризгување на инхибитор на бигор.Целта е да се заштитат горните цевки и безбедносниот вентил од (Ba/Sr) SO4 илиCaCO;скала, во случаи кога стискањето на бигорот можеби е тешко и скапо да се изведува на редовна основа, на пр. врзување на подморските полиња.
Континуираното вбризгување на дупката за инхибитор на бигор е технички соодветно решение за заштита на горната цевка и сигурносниот вентил во бунарите кои имаат потенцијал за скалирање над производниот пакувач;особено во бунарите кои не треба редовно да се стискаат поради потенцијалот за лушпење во блиската област на бунарот.
Дизајнирањето, работењето и одржувањето на линиите за хемиско вбризгување бара дополнителен фокус на изборот на материјалот, хемиската квалификација и мониторингот.Притисокот, температурата, режимите на проток и геометријата на системот може да воведат предизвици за безбедно работење.Идентификувани се предизвици во линиите за вбризгување долги неколку километри од производствената постројка до шаблонот под морето и во вентилите за инјектирање во бунарите.
Се дискутираат теренските искуства кои ја покажуваат сложеноста на системите за континуирано вбризгување во долната дупка во врска со прашањата за врнежите и корозијата.Застапени се лабораториски студии и примена на нови методи за хемиска квалификација.Се решаваат потребите за мултидисциплинарни акции.
Вовед
Статоил работи на неколку полиња каде што се применува континуирано вбризгување на хемикалии.Ова главно вклучува инјектирање на инхибитор на бигор (SI) каде што целта е да се заштити горната цевка и сигурносниот вентил (DHSV) од (Ba/Sr) SO4 илиCaCO;скала.Во некои случаи, прекинувачот за емулзија се вбризгува во дупка за да започне процесот на одвојување што е можно подлабоко во бунарот на релативно висока температура.
Континуираното вбризгување на дупката за инхибитор на бигор е технички соодветно решение за заштита на горниот дел од бунарите кои имаат потенцијал за скалирање над производниот пакувач.Континуираното вбризгување може да се препорача особено во бунари кои не треба да се стискаат поради малиот потенцијал за бигорување во блиската дупка;или во случаи кога стискањето на бигорот може да биде тешко и скапо за редовно изведување, на пр. врзување на подморските полиња.
Statoil има продолжено искуство за континуирано вбризгување на хемикалии во системите одозгора и подморските шаблони, но новиот предизвик е да се внесе точката на инјектирање понатаму длабоко во бунарот.Дизајнирањето, работењето и одржувањето на линиите за хемиско инјектирање бара дополнителен фокус на неколку теми;како што се избор на материјал, хемиска квалификација и мониторинг.Притисокот, температурата, режимите на проток и геометријата на системот може да воведат предизвици за безбедно работење.Идентификувани се предизвици во долгите (неколку километри) линии за инјектирање од производствената постројка до подморскиот шаблон и во вентилите за инјектирање надолу во бунарите;Сл.1.Некои од системите за инјектирање работеа според планот, додека други не успеаја од различни причини.Се планираат неколку нови теренски развојни работи за хемиско вбризгување во дупка (DHCI);сепак;во некои случаи опремата сè уште не е целосно квалификувана.
Примената на DHCI е сложена задача.Вклучува комплетирање и дизајни на бунари, хемија на бунари, систем одозгора и хемиски систем за дозирање на процесот на горниот дел.Хемикалијата ќе се испумпува од горната страна преку линијата за хемиско вбризгување до комплетната опрема и надолу во бунарот.Оттука, во планирањето и извршувањето на овој тип на проект клучна е соработката помеѓу повеќе дисциплини.Треба да се проценат различни размислувања и важна е добрата комуникација за време на дизајнот.Вклучени се процесни инженери, подморски инженери и инженери за завршување, кои се занимаваат со темите на хемијата на бунарите, изборот на материјали, обезбедувањето проток и управувањето со производните хемикалии.Предизвиците може да бидат крал на хемиски пиштоли или температурна стабилност, корозија и во некои случаи ефект на вакуум поради локалниот притисок и ефектите на протокот во линијата за хемиско вбризгување.Покрај овие, услови како што се висок притисок, висока температура, висока стапка на гас, висок потенцијал на скалирање,папочната и длабока точка на вбризгување на далечина во бунарот, даваат различни технички предизвици и барања за инјектираната хемикалија и вентилот за инјектирање.
Прегледот на системите DHCI инсталирани во работењето на Statoil покажува дека искуството не било секогаш успешно Табела 1. Сепак, се планира подобрување на дизајнот на инјектирање, хемиската квалификација, работењето и одржувањето.Предизвиците варираат од поле до поле и проблемот не е нужно што самиот вентил за инјектирање на хемикалии не работи.
Во текот на последните години беа искусни неколку предизвици во врска со линиите за хемиско вбризгување на дупчиња.Во овој труд се дадени неколку примери од овие искуства.Во трудот се разгледуваат предизвиците и мерките преземени за решавање на проблемите поврзани со линиите DHCI.Дадени се две истории на случаи;еден на корозија и еден на хемиски пиштол крал.Се дискутираат теренските искуства кои ја покажуваат сложеноста на системите за континуирано вбризгување во долната дупка во врска со прашањата за врнежите и корозијата.
Се разгледуваат и лабораториски студии и примена на нови методи за хемиска квалификација;како да се испумпува хемикалијата, потенцијалот за скалирање и спречување, примена на сложена опрема и како хемикалијата ќе влијае на системот од горната страна кога хемикалијата ќе се произведе назад.Прифатете ги критериумите за хемиска примена вклучуваат еколошки прашања, ефикасност, капацитет на складирање одозгора, брзина на пумпата, дали постоечката пумпа може да се користи итн. и материјали во околината на овие линии.Хемикалијата можеби ќе треба да се инхибира со хидрат за да се спречи затнувањето на линијата за инјектирање од инвазија на гас и хемикалијата не смее да замрзне за време на транспортот и складирањето.Во постојните внатрешни упатства постои листа за проверка за тоа кои хемикалии може да се применат во секоја точка од системот Физичките својства како што е вискозноста се важни.Системот за вбризгување може да значи растојание од 3-50 километри од папочната линија на потморскиот тек и 1-3 километри надолу во бунарот.Оттука, температурната стабилност е исто така важна.Можеби ќе треба да се разгледа и евалуацијата на ефектите низводно, на пр. во рафинериите.
Системи за хемиско вбризгување во долна дупка
Придобивка од трошоците
Континуираното вбризгување на дупката за инхибитор на бигор за заштита на DHS пред производната цевка можеби е исплатливо во споредба со стискањето на бунарот со инхибитор на бигор.Оваа апликација го намалува потенцијалот за оштетување на формирањето во споредба со третманите со стегање на бигор, го намалува потенцијалот за проблеми со процесот по стискање на вагата и дава можност да се контролира стапката на хемиско вбризгување од системот за вбризгување од горната страна.Системот за вбризгување може да се користи и за континуирано инјектирање на други хемикалии и со тоа може да ги намали другите предизвици што може да се појават понатаму низводно од постројката за процесирање.
Извршена е сеопфатна студија за развивање на стратегија за скала на долната дупка на Oseberg S или полето.Главниот проблем беше CaCO;скалирање во горната цевка и можен дефект на DHSV.Разгледувањата на Oseberg S или стратегијата за управување со скалата заклучија дека во период од три години, DHCI беше најекономичното решение во бунарите каде што функционираа линиите за хемиско инјектирање.Главниот елемент на трошоците во однос на конкурентната техника на стискање на бигорот беше одложеното масло наместо хемискиот/оперативниот трошок.За примена на инхибитор на бигор во подигање на гас, главниот фактор на хемискиот трошок беше високата стапка на подигнување на гас што доведува до висока концентрација на SI, бидејќи концентрацијата требаше да се избалансира со стапката на подигнување на гас за да се избегне кралот на хемиски пиштоли.За двата бунари на Oseberg S или кои имаа добро функционални линии DHC I, оваа опција беше избрана за заштита на DHS V од CaCO;скалирање.
Систем и вентили за континуирано вбризгување
Постојните решенија за комплетирање кои користат системи за континуирано хемиско вбризгување се соочуваат со предизвици за да се спречи затнувањето на капиларните линии.Вообичаено, системот за инјектирање се состои од капиларна линија, 1/4" или 3/8" надворешен дијаметар (OD), закачена на површински колектор, напојувана и поврзана со закачалката на цевката на прстенестата страна на цевката.Капиларната линија е прикачена на надворешниот дијаметар на производната цевка со помош на специјални прстиња за јака на цевките и се протега од надворешната страна на цевката сè до шахтата за хемиско вбризгување.Мандрелата традиционално се поставува нагоре од DHS V или подлабоко во бунарот со намера на инјектираната хемикалија да и се даде доволно време на дисперзија и да се постави хемикалијата таму каде што се наоѓаат предизвиците.
На вентилот за хемиско вбризгување, Сл.2, мал кертриџ со дијаметар од околу 1,5" ги содржи обратните вентили кои спречуваат течности од бунарот да навлезат во капиларната линија.Едноставно, тоа е мало кука кое јава на извор.Силата на пружината го поставува и го предвидува притисокот потребен за отворање на капакот од заптивната основа.Кога хемикалијата ќе почне да тече, капакот се крева од седиштето и го отвора обратниот вентил.
Потребно е да се инсталираат два вентили.Еден вентил е примарна бариера што спречува течностите од бунарот да влезат во капиларната линија.Ова има релативно низок притисок на отворање (2-15 bars).Другиот обратен вентил има нетипичен притисок на отворање од 130-250 бари и е познат како систем за превенција на U-цевка.Овој вентил спречува хемикалијата во капиларната линија слободно да тече во отворот на бунарот доколку хидростатичкиот притисок во капиларната линија е поголем од притисокот во бунарот на точката на хемиско вбризгување во производната цевка.
Покрај двата вентили за проверка, вообичаено постои филтер во линија, целта на ова е да се осигури дека ниеден ѓубре од каков било вид не може да ги загрози способностите за запечатување на системите на вентилите.
Големините на опишаните обратни вентили се прилично мали, а чистотата на инјектираната течност е од суштинско значење за нивната оперативна функционалност.Се верува дека остатоците во системот може да се исфрлат со зголемување на брзината на проток во внатрешноста на капиларната линија, така што обратните вентили намерно се отвораат.
Кога се отвора обратниот вентил, течечкиот притисок брзо се намалува и се шири по капиларната линија додека притисокот повторно не се зголеми.Повратниот вентил потоа ќе се затвори додека протокот на хемикалии не создаде доволен притисок за да го отвори вентилот;резултатот се осцилации на притисокот во системот на обратните вентили.Колку е поголем притисокот за отворање на системот на обратниот вентил, толку помала површина на проток се воспоставува кога се отвора обратниот вентил и системот се обидува да постигне услови на рамнотежа.
Вентилите за хемиско вбризгување имаат релативно низок притисок на отворање;и доколку притисокот на цевката на влезната точка на хемикалиите стане помал од збирот на хидростатичкиот притисок на хемикалиите во капиларната линија плус притисокот за отворање на обратниот вентил, во горниот дел од капиларната линија ќе се појави во близина на вакуум или вакуум.Кога ќе престане инјектирањето на хемикалија или кога протокот на хемикалија е мал, ќе почнат да се појавуваат услови во близина на вакуум во горниот дел од капиларната линија.
Нивото на вакуум зависи од притисокот во бунарот, специфичната тежина на инјектираната хемиска смеса што се користи во капиларната линија, притисокот на отворањето на обратниот вентил на местото на инјектирање и брзината на проток на хемикалијата во капиларната линија.Условите на бунарот ќе се разликуваат во текот на работниот век на теренот и затоа потенцијалот за вакуум ќе се разликува и прекувремено.Важно е да се биде свесен за оваа ситуација за да се земе правилното разгледување и претпазливост пред да се појават очекуваните предизвици.
Заедно со ниските стапки на инјектирање, обично растворувачите што се користат во овие типови апликации испаруваат предизвикувајќи ефекти кои не се целосно истражени.Овие ефекти се крал на пиштолот или таложење на цврсти материи, на пример полимери, кога растворувачот испарува.
Понатаму, галванските ќелии може да се формираат во фазата на транзиција помеѓу површината на течноста на хемикалијата и гасната фаза исполнета со пареа, блиску до вакуум.Ова може да доведе до локална продлабочена корозија во внатрешноста на капиларната линија како резултат на зголемената агресивност на хемикалијата во овие услови.Снегулките или кристалите на сол формирани како филм во внатрешноста на капиларната линија додека нејзината внатрешност се суши може да ја заглават или да ја заглават капиларната линија.
Филозофија на бариерата
При дизајнирање робусни решенија за бунари, Statoil бара безбедноста на бунарот да е на место во секое време во текот на животниот циклус на бунарот.Така, Statoil бара да има две независни бариери за бунарот непроменети.На сл. 3 е прикажана атипична шема на бариерата на бунарот, каде сината боја ја претставува примарната обвивка на бариерата на бунарот;во овој случај производните цевки.Црвената боја ја претставува секундарната бариерна обвивка;обвивката.На левата страна на скицата хемиското вбризгување е означено како црна линија со точка на инјектирање до производната цевка во областа означена со црвена боја (секундарна бариера).Со воведување системи за хемиско вбризгување во бунарот, се загрозуваат и примарните и секундарните бариери на бунарот.
Историја на случај на корозија
Редоследот на настаните
Хемиско вбризгување на инхибитор на бигор е применето во нафтено поле управувано од Statoil на норвешкиот континентален гребен.Во овој случај, применетиот инхибитор на бигор првично беше квалификуван за апликација на врвот и подморската страна.Повторното завршување на бунарот беше проследено со инсталирање на DHCIpointat2446mMD, Сл.3.Вбризгувањето на долната дупка на инхибиторот на скалата од горната страна беше започнато без дополнително тестирање на хемикалијата.
По една година работа беа забележани истекувања во системот за инјектирање хемикалии и започнаа истрагите.Истекувањето имаше штетно влијание врз бариерите на бунарот.Слични настани се случија за неколку бунари и некои од нив мораа да бидат затворени додека траеше истрагата.
Производната цевка беше повлечена и детално проучена.Нападот на корозија беше ограничен на едната страна од цевката, а некои споеви на цевки беа толку кородирани што всушност имаше дупки низ нив.Приближно 8,5 мм дебелина од 3% хромиран челик се распадна за помалку од 8 месеци.Главната корозија се случи во горниот дел на бунарот, од врвот на бунарот до приближно 380 m MD, а најлошо кородираните споеви на цевките беа пронајдени на околу 350 m MD.Под оваа длабочина беше забележана мала или никаква корозија, но многу остатоци беа пронајдени на OD на цевките.
Куќиштето 9-5/8'' исто така беше исечено и повлечено и беа забележани слични ефекти;со корозија во горниот дел на бунарот само од едната страна.Индуцираното истекување било предизвикано од пукање на ослабениот дел од обвивката.
Материјалот на линијата за хемиско вбризгување беше легура 825.
Хемиска квалификација
Хемиските својства и тестирањето на корозија се важни фокуси во квалификацијата на инхибиторите на бигор, а вистинскиот инхибитор на бигор беше квалификуван и користен во апликации од горниот и подморскиот дел веќе неколку години.Причината за примената на вистинската хемиска дупка беа подобрените еколошки својства со замена на постоечката хемикалија на долната дупка.Кога се вбризгува во бунарот, температурата на хемикалијата би можела да биде висока до 90℃, но на оваа температура не било извршено дополнително тестирање.
Првичните тестови за корозивност беа извршени од добавувачот на хемикалии и резултатите покажаа 2-4 mm/годишно за јаглероден челик на висока температура.Во оваа фаза имаше минимално вклучување на материјално-техничката компетентност на операторот.Подоцна беа извршени нови тестови од страна на операторот кои покажаа дека инхибиторот на бигорот е многу корозивен за материјалите во производните цевки и производната обвивка, со стапки на корозија над 70 mm/годишно.Материјалот на линијата за хемиско вбризгување Alloy 825 не бил тестиран против инхибиторот на бигор пред инјектирањето.Температурата на бунарот може да достигне 90 ℃ и треба да се извршат соодветни тестови под овие услови.
Истрагата, исто така, откри дека инхибиторот на бигор како концентриран раствор пријавил pH од <3,0.Сепак, pH вредноста не беше измерена.Подоцна измерената pH вредност покажа многу ниска вредност на pH 0-1.Ова ја илустрира потребата за мерења и материјални размислувања покрај дадените pH вредности.
Толкување на резултатите
Линијата за инјектирање (сл.3) е конструирана да дава хидростатички притисок на инхибиторот на скалата што го надминува притисокот во бунарот на точката на инјектирање.Инхибиторот се инјектира со поголем притисок отколку што постои во бунарот.Ова резултира со ефект на U-цевка при затворање на бунарот.Вентилот секогаш ќе се отвора со поголем притисок во линијата за вбризгување отколку во бунарот.Затоа може да дојде до вакуум или испарување во линијата за инјектирање.Стапката на корозија и ризикот од дупчење се најголеми во преодната зона гас/течност поради испарувањето на растворувачот.Лабораториските експерименти извршени на купони ја потврдија оваа теорија.Во бунарите каде што беше забележано истекување, сите дупки во линиите за инјектирање беа лоцирани во горниот дел од линијата за инјектирање хемикалии.
Сл. 4 покажува фотографија на линијата DHC I со значителна корозија со јазли.Корозијата забележана на надворешната производна цевка укажа на локална изложеност на инхибитор на бигор од точката на истекување на дупчење.Истекувањето беше предизвикано од корозија со дупчиња од високо корозивна хемикалија и истекување преку линијата за инјектирање на хемикалии во производната обвивка.Инхибиторот на бигорот беше испрскан од капиларната линија со јами до обвивката и цевките и се појавија протекување.Не беа земени предвид никакви секундарни последици од протекување во линијата за инјектирање.Беше заклучено дека корозијата на обвивката и цевките е резултат на концентрирани инхибитори на бигор кои се молеа од капиларната линија со јами кон обвивката и цевката, Сл.5.
Во овој случај, немаше вклученост на инженери со материјална компетентност.Корозивноста на хемикалијата на линијата DHCI не беше тестирана и секундарните ефекти поради истекување не беа оценети;како на пример дали околните материјали би можеле да толерираат хемиска изложеност.
Историја на случај на кралот со хемиски пиштоли
Редоследот на настаните
Стратегијата за спречување на бигорот за полето HP HT беше континуирано вбризгување на инхибитор на бигор горе од безбедносниот вентил на долната дупка.Во бунарот беше идентификуван тежок потенцијал за скалирање на калциум карбонат.Еден од предизвиците беше високата температура и високите стапки на производство на гас и кондензат во комбинација со ниската стапка на производство на вода.Загриженоста со вбризгување на инхибитор на бигор беше дека растворувачот ќе биде отстранет поради високата стапка на производство на гас и дека кралот на хемикалијата ќе се појави на точката на инјектирање горе од безбедносниот вентил во бунарот, Сл.1.
За време на квалификацијата на инхибиторот на скалата, фокусот беше ставен на ефикасноста на производот во услови на HP HT, вклучувајќи го и однесувањето во системот за процеси од горниот дел (ниска температура).Врнежите на самиот инхибитор на бигор во производните цевки поради високата стапка на гас беше главната грижа.Лабораториските тестови покажаа дека инхибиторот на бигор може да таложи и да се залепи на ѕидот на цевката.Според тоа, работата на сигурносниот вентил може да го надмине ризикот.
Искуството покажа дека по неколку недели работа хемиската линија протекувала.Беше можно да се следи притисокот на бунарот на површинскиот мерач инсталиран во капиларната линија.Линијата беше изолирана за да се добие интегритет на бунарот.
Линијата за инјектирање на хемикалии беше извлечена од бунарот, отворена и прегледана за да се дијагностицира проблемот и да се најдат можни причини за дефект.Како што може да се види на Сл.6, пронајдена е значителна количина на талог и хемиската анализа покажа дека дел од тоа е инхибиторот на бигорот.Талогот се наоѓаше на заптивката и не можеше да се работи со талогот и вентилот.
Неуспехот на вентилот беше предизвикан од ѓубре во системот на вентилите што го спречуваа пропустливите вентили да јадат на метално-метално седиште.Отпадоците беа испитани и главните честички се докажаа дека се метални струготини, веројатно произведени за време на процесот на инсталација на капиларната линија.Дополнително, некои бели остатоци беа идентификувани на двата обратни вентили, особено на задната страна на вентилите.Ова е страната со низок притисок, т.е. страната секогаш би била во контакт со течностите на бунарот.Првично, се веруваше дека ова е ѓубре од производниот бунар бидејќи вентилите беа заглавени отворени и изложени на течности од бунарот.Но, испитувањето на остатоците се покажа дека се полимери со слична хемија како хемикалијата што се користи како инхибитор на бигор.Ова го привлече нашиот интерес и Statoil сакаше да ги истражи причините за овие полимерни остатоци присутни во капиларната линија.
Хемиска квалификација
Во полето на HP HT има многу предизвици во однос на изборот на соодветни хемикалии за да се ублажат различните проблеми во производството.Во квалификацијата на инхибиторот на бигорот за континуирано вбризгување до дупка, беа извршени следните тестови:
● Стабилност на производот
● Термичко стареење
● Тестови за динамички перформанси
● Компатибилност со вода за формирање и инхибитор на хидрати (MEG)
● Статички и динамичен тест за кралот на пиштолот
● Информативна вода за повторно растворање, свежа хемикалија и МЕГ
Хемикалијата ќе се инјектира со однапред одредена стапка на дозирање,но производството на вода нема да биде нужно константно,т.е.Помеѓу водените голтки,кога хемикалијата ќе влезе во бунарот,ќе го пречека жешко,брз проток на јаглеводороден гас.Ова е слично на инјектирање на инхибитор на бигор во апликација за подигнување на гас (Fleming etal.2003) .Заедно со
високата температура на гасот,ризикот од отстранување на растворувачот е екстремно висок и пиштолот може да предизвика блокирање на вентилот за инјектирање.Ова е ризик дури и за хемикалии формулирани со растворувачи со висока точка на вриење/низок парен притисок и други депресанти за притисок на пареа (VPD's). Во случај на делумна блокада,проток на формациска вода,MEG и/или свежата хемикалија мора да можат да ја отстранат или повторно да ја растворат дехидрираната или отфрлената хемикалија.
Во овој случај, беше дизајнирана нова лабораториска опрема за тестирање за да ги реплицира условите на проток во близина на портите за вбризгување на HP/HTg како производствен систем.Резултатите од тестовите за динамичен крал на пиштолите покажуваат дека во предложените услови на примена е забележана значителна загуба на растворувач.Ова може да доведе до брз крал на оружјето и евентуално блокирање на линиите на проток.Затоа, работата покажа дека постоел релативно значаен ризик за континуирано вбризгување на хемикалии во овие бунари пред производството на вода и доведе до одлука да се прилагодат нормалните процедури за стартување за ова поле, одложувајќи го хемиското вбризгување додека не се открие пробив на вода.
Квалификацијата на инхибитор на бигор за дупка со континуирано вбризгување имаше висок фокус на соголување на растворувач и пиштол на инхибиторот на бигорот на точката на инјектирање и на протокот, но потенцијалот за крал на пиштолот во самиот вентил за инјектирање не беше оценет.Вентилот за инјектирање веројатно откажа поради значителна загуба на растворувач и брзиот крал на пиштолот,Сл.6. Резултатите покажуваат дека е важно да се има холистички поглед на системот;не само да се фокусира на предизвиците на производството,но и предизвици поврзани со инјектирање на хемикалијата,односно вентил за инјектирање.
Искуство од други области
Еден од првите извештаи за проблемите со линиите за хемиско вбризгување на долги растојанија беше од сателитските полиња Gull fak sandVig dis (Osa etal.2001). во линијата преку вентилот за инјектирање.Беа развиени нови упатства за развој на хемикалии за подморско производство.Барањата вклучуваа отстранување на честички (филтрација) и додавање на хидратен инхибитор (на пр. гликол) на сите инхибитори на бигор базирани на вода што треба да се инјектираат во подморските шаблони.Хемиска стабилност,беа разгледани и вискозноста и компатибилноста (течност и материјали).Овие барања се преземени понатаму во системот Statoil и вклучуваат хемиско вбризгување во дупка.
За време на развојната фаза на Oseberg S или полето, беше одлучено сите бунари да се завршат со DHC I системи (Fleming etal.2006). Целта беше да се спречи CaCO;скалирање во горната цевка со SI инјектирање.Еден од главните предизвици во однос на линиите за хемиско вбризгување беше постигнувањето комуникација помеѓу површината и излезот од дупката.Внатрешниот дијаметар на линијата за хемиско вбризгување се намали од 7mm на 0,7mm(ID) околу безбедносниот вентил на прстенот поради ограничувањата на просторот и способноста на течноста да се транспортира низ овој дел влијаеше на стапката на успех.Неколку бунари на платформата имаа линии за хемиско вбризгување кои беа приклучени,но причината не беше разбрана.Возови од различни течности (гликол,сурова,кондензат,ксилен,инхибитор на бигор,вода итн.) беа лабораториски тестирани за вискозност и компатибилност и испумпани нанапред и во обратен проток за да се отворат линиите;сепак,инхибиторот на целната скала не можеше да се пумпа до вентилот за хемиско вбризгување.Понатаму,беа забележани компликации со таложење на инхибиторот на скалата на фосфонат заедно со резидуална саламура за завршување на CaClz во еден бунар и инхибитор на пиштолот на бигорот во бунар со висок сооднос на бензин и низок прекин на вода (Fleming etal.2006)
Научени лекции
Развој на тест метод
Главните лекции научени од дефектот на системите DHC I беа во однос на техничката ефикасност на инхибиторот на бигорот, а не во однос на функционалноста и хемиското вбризгување.Инјекцијата одозгора и подморската инјекција функционираа добро прекувремено;сепак,апликацијата е проширена на хемиско вбризгување во дупка без соодветно ажурирање на методите за хемиска квалификација.Искуството на Statoil од двата презентирани случаи на терен е дека владејачката документација или упатствата за хемиска квалификација мора да се ажурираат за да го вклучат овој тип на хемиски апликации.Главните два предизвици се идентификувани како i) вакуум во линијата за хемиско инјектирање и ii) потенцијално таложење на хемикалијата.
Може да дојде до испарување на хемикалијата на производната цевка (како што се гледа во случајот со пиштолот) и во цевката за вбризгување (во случајот со вакуум е идентификуван минлив интерфејс) постои ризик овие талози да се поместат со протокот и во вентилот за инјектирање и понатаму во бунарот.Вентилот за инјектирање често е дизајниран со филтер спротиводно од точката на инјектирање,ова е предизвик,како и во случај на врнежи, овој филтер може да се затне и да предизвика откажување на вентилот.
Набљудувањата и прелиминарните заклучоци од научените лекции резултираа со опсежна лабораториска студија за појавите.Општата цел беше да се развијат нови методи на квалификација за да се избегнат слични проблеми во иднина.Во оваа студија беа направени различни тестови и неколку лабораториски методи се дизајнирани (развиени со цел) да се испитаат хемикалиите во однос на идентификуваните предизвици.
● Блокада на филтри и стабилност на производот во затворени системи.
● Ефектот на делумно губење на растворувачот врз корозивноста на хемикалиите.
● Ефектот на делумното губење на растворувачот во капиларот врз формирањето на цврсти материи или вискозни приклучоци.
Во текот на тестовите на лабораториските методи беа идентификувани неколку потенцијални проблеми
l Повторено блокирање на филтерот и слаба стабилност.
● Формирање цврсти материи по делумно испарување од капилар
● PH се менува поради загуба на растворувач.
Природата на спроведените тестови, исто така, обезбеди дополнителни информации и знаења во врска со промените во физичките својства на хемикалиите во капиларите кога се подложени на одредени услови,и како ова се разликува од масовните раствори подложени на слични услови.Тестната работа, исто така, идентификуваше значителни разлики помеѓу волуменската течност,фази на пареа и резидуални течности што може да доведат или до зголемен потенцијал за врнежи и/или до зголемена корозивност.
Процедурата за тестирање за корозивност на инхибиторите на бигорот беше развиена и вклучена во владејачката документација.За секоја апликација требаше да се изврши продолжено тестирање на корозивност пред да може да се имплементира инјектирање на инхибитор на бигор.Извршени се и Gun king тестови на хемикалијата во линијата за инјектирање.
Пред да започнете со квалификација на хемикалија, важно е да се создаде обем на работа што ги опишува предизвиците и целта на хемикалијата.Во почетната фаза важно е да се идентификуваат главните предизвици за да може да се изберат типовите на хемикалии кои ќе го решат проблемот.Резиме на најважните критериуми за прифаќање може да се најде во Табела 2.
Квалификација на хемикалии
Квалификацијата на хемикалиите се состои и од тестирање и од теоретски проценки за секоја апликација.Треба да се дефинираат и воспостават техничката спецификација и критериумите за тестирање,на пример во рамките на HSE,материјална компатибилност,стабилност на производот и квалитет на производот (честички).Понатаму,точката на замрзнување,вискозност и компатибилност со други хемикалии,хидрат инхибитор,мора да се определи формациската вода и произведената течност.Поедноставен список на методи за тестирање што може да се користат за квалификација на хемикалиите е даден во Табела 2.
Континуирано фокусирање и следење на техничката ефикасност,стапките на дозирање и фактите за HSE се важни.Барањата на производот може да го променат животниот век на поле или процесно растение;варираат со стапките на производство, како и со составот на течноста.Последователна активност со евалуација на перформансите,оптимизација и/или тестирање на нови хемикалии треба да се прават често за да се обезбеди оптимална програма за третман.
Во зависност од квалитетот на маслото,производство на вода и технички предизвици во офшор производствената фабрика,употребата на производни хемикалии можеби е неопходна за да се постигне квалитет на извозот,регулаторни барања,и на безбеден начин да функционира офшор инсталацијата.Сите полиња имаат различни предизвици, а потребните хемикалии за производство ќе варираат од поле до поле и прекувремена работа.
Важно е да се фокусираме на техничката ефикасност на производните хемикалии во квалификациската програма,но исто така е многу важно да се фокусираме на својствата на хемикалијата,како што е стабилноста,квалитет и компатибилност на производот.Компатибилноста во оваа поставка значи компатибилност со течностите,материјали и други производни хемикалии.Ова може да биде предизвик.Не е пожелно да се користи хемикалија за да се реши проблем за подоцна да се открие дека хемикалијата придонесува или создава нови предизвици.Можеби својствата на хемикалијата, а не техничкиот предизвик е најголемиот предизвик.
Посебни барања
Посебните барања за филтрирање на испорачаните производи треба да се применат за подморскиот систем и за дупката за континуирано вбризгување.Треба да се обезбедат цедалки и филтри во системот за хемиско вбризгување врз основа на спецификацијата на опремата низводно од системот за вбризгување од горната страна,пумпи и вентили за инјектирање,до вентилите за вбризгување на долната дупка.Онаму каде што се применува континуирано вбризгување на хемикалии во дупка, спецификацијата во системот за хемиско вбризгување треба да се заснова на спецификацијата со најголема критичност.Ова е можеби филтерот на дупката на вентилот за вбризгување.
Предизвици со инјектирање
Системот за вбризгување може да значи растојание од 3-50 километри од папочната подморска линија и 1-3 километри надолу во бунарот.Физичките својства како што се вискозноста и способноста за пумпање на хемикалиите се важни.Ако вискозноста на температурата на морското дно е превисока, може да биде предизвик да се испумпува хемикалијата низ линијата за хемиско вбризгување во подморската папочна и до точката за инјектирање под морето или во бунарот.Вискозноста треба да биде според спецификацијата на системот при очекуваната температура за складирање или работна температура.Ова треба да се процени во секој случај,и ќе зависи од системот.Како табела стапка на хемиско инјектирање е фактор за успех во хемиската инјекција.За да се минимизира ризикот од приклучување на линијата за хемиско вбризгување,хемикалиите во овој систем треба да бидат инхибирани со хидрати (ако има потенцијал за хидрати).Треба да се изврши компатибилност со течностите присутни во системот (течност за конзервација) и инхибиторот на хидрати.Тестови за стабилност на хемикалија при реални температури (најниска можна температура на околината,собна температура,подморска температура,температура на инјектирање) треба да се помине.
Мора да се земе предвид и програма за миење на линиите за хемиско инјектирање со дадена фреквенција.Може да даде превентивен ефект редовното миење на линијата за инјектирање на хемикалии со растворувач,гликол или хемикалија за чистење за да се отстранат можните наслаги пред да се акумулираат и може да предизвикаат затнување на линијата.Избраниот хемиски раствор на течноста за испирање мора да бидекомпатибилен со хемикалијата во линијата за инјектирање.
Во некои случаи, линијата за хемиско вбризгување се користи за неколку хемиски апликации засновани на различни предизвици во текот на работниот век на теренот и условите на течност.Во почетната фаза на производство пред пробивот на водата, главните предизвици може да се разликуваат од оние во доцниот животен век, често поврзани со зголеменото производство на вода.За да се промени од инхибитор базиран на неводен растворувач, како што е инхибиторот на асфалт, во хемикалија базирана на вода, како што е инхибиторот на бигор, може да предизвика предизвици со компатибилноста.Затоа е важно да се фокусираме на компатибилноста и квалификацијата и употребата на дистанци кога се планира да се смени хемикалија во линијата за инјектирање хемикалии.
Материјали
Во однос на материјалната компатибилност,сите хемикалии треба да бидат компатибилни со пломби,еластомери,дихтунзи и градежни материјали кои се користат во системот за хемиско вбризгување и производниот погон.Треба да се развие процедура за тестирање за корозивност на хемикалии (на пр. инхибитор на кисела скала) за дупка за континуирано вбризгување.За секоја апликација треба да се направи продолжено тестирање на корозивност пред да може да се спроведе инјектирање на хемикалии.
Дискусија
Треба да се проценат предностите и недостатоците на континуираното хемиско вбризгување во дупката.Континуираното вбризгување на инхибитор на бигор за заштита на DHS или производната цевка е елегантен метод за заштита на бунарот од бигор.Како што е споменато во овој труд, постојат неколку предизвици со континуирано хемиско вбризгување во дупка,но за да се намали ризикот важно е да се разберат појавите поврзани со решението.
Еден начин да се намали ризикот е да се фокусираме на развојот на методот на тестирање.Во споредба со хемиското вбризгување одозгора или подморско, постојат различни и потешки состојби долу во бунарот.Постапката за квалификација за хемикалии за континуирано вбризгување на хемикалии во дупка треба да ги земе предвид овие промени во условите.Квалификацијата на хемикалиите мора да биде направена според материјалот со кој хемикалиите би можеле да дојдат во контакт.Барањата за квалификација и тестирање за компатибилност при услови што ги повторуваат колку што е можно поблиску различните услови на животниот циклус на бунарите под кои ќе работат овие системи треба да се ажурираат и имплементираат.Развојот на методот на тестирање треба да се развие понатаму кон пореални и репрезентативни тестови.
Покрај тоа,интеракцијата помеѓу хемикалиите и опремата е суштинска за успех.Развојот на хемиските вентили за инјектирање треба да ги земе предвид хемиските својства и локацијата на вентилот за инјектирање во бунарот.Треба да се земе предвид да се вклучат вистински вентили за вбризгување како дел од опремата за тестирање и да се изврши тестирање на перформансите на инхибиторот на бигорот и дизајнот на вентилот како дел од програмата за квалификација.За да се квалификуваат инхибитори на бигор,Главниот фокус претходно беше на предизвиците на процесот и инхибицијата на обемот,но добрата инхибиција на бигорот зависи од стабилно и континуирано инјектирање.Без стабилно и континуирано вбризгување, потенцијалот за бигор ќе се зголеми.Ако вентилот за вбризгување на инхибиторот на бигорот е исфрлен и нема инхибитор на бигор во протокот на течноста,бунарот и сигурносните вентили не се заштитени од бигор и затоа безбедното производство може да биде загрозено.Процедурата за квалификација треба да се грижи за предизвиците поврзани со вбризгувањето на инхибиторот на бигор, покрај предизвиците на процесот и ефикасноста на квалификуваниот инхибитор на бигор.
Новиот пристап вклучува неколку дисциплини и треба да се разјасни соработката помеѓу дисциплините и соодветните одговорности.Во оваа апликација, системот за процеси од горниот дел,Вклучени се подморски шаблони и дизајн и комплетирање на бунарите.Мултидисциплинските мрежи кои се фокусираат на развивање робусни решенија за системи за хемиско инјектирање се важни и можеби патот до успехот.Комуникацијата помеѓу различните дисциплини е критична;особено важна е блиската комуникација помеѓу хемичарите кои имаат контрола на применетите хемикалии и инженерите на бунарите кои имаат контрола на опремата што се користи во бунарот.Да се разберат предизвиците на различните дисциплини и да се учи еден од друг е од суштинско значење за да се разбере сложеноста на целиот процес.
Заклучок
● Континуирано вбризгување на инхибитор на бигор за заштита на DHS или производната цевка е елегантен метод за заштита на бунарот за бигор
● Да се решат идентификуваните предизвици,следните препораки се:
● Мора да се изврши наменска процедура за квалификација на DHCI.
● Метод на квалификација за вентили за хемиско вбризгување
● Методи за тестирање и квалификација за хемиска функционалност
● Развој на метод
● Релевантно тестирање на материјали
● Мултидисциплинарната интеракција каде комуникацијата помеѓу различните вклучени дисциплини е клучна за успехот.
Признанија
Авторот сака да се заблагодари на Statoil AS A за дозволата да го објави ова дело и на Baker Hughes и Schlumberger што дозволија користење на сликата на Сл.2.
Номенклатура
(Ba/Sr)SO4=бариум/стронциум сулфат
CaCO3=калциум карбонат
DHCI=хемиска инјекција во дупка
DHSV=сигурносен вентил за долна дупка
пр.=на пример
GOR=сооднос на бензин
HSE=здравствена безбедносна средина
HPHT=висок притисок висока температура
ИД=внатрешен дијаметар
т.е.=т.е
км=километри
mm=милиметар
МЕГ=моно етилен гликол
mMD=метар измерена длабочина
OD=надворешен дијаметар
SI=инхибитор на скала
mTV D=метар вкупна вертикална длабочина
U-цевка=цевка во форма на U
VPD=депресивно средство за притисок на пареа
Слика 1. Преглед на системите за хемиско вбризгување под морето и долните дупки во атипично поле.Скица на хемиско вбризгување нагоре DHSV и поврзаните очекувани предизвици.DHS V=сигурносен вентил на долната дупка, PWV=процесен вентил за крило и PM V=главен вентил на процесот.
Слика 2. Скица на атипичен систем за хемиско вбризгување во долната дупка со мандрела и вентил.Системот е прикачен на површинскиот колектор, се напојува и е поврзан со закачалката за цевки на прстенестата страна на цевката.Мандрелата за хемиско вбризгување традиционално се става длабоко во бунарот со намера да даде хемиска заштита.
Слика 3. Типична шема на бариера на бунарот,каде што сината боја ја претставува основната обвивка за бариера на бунарот;во овој случај производните цевки.Црвената боја ја претставува секундарната бариерна обвивка;обвивката.На левата страна е означено хемиското вбризгување, црна линија со точка за инјектирање до производната цевка во областа означена со црвена боја (секундарна бариера).
Слика 4. Дупка со дупчиња пронајдена во горниот дел од линијата за инјектирање 3/8".Областа е прикажана на скицата на атипична шема на бариера на бунарот, означена со портокалова елипса.
Слика 5. Сериозен напад на корозија на 7" 3% хром цевки.Сликата го прикажува нападот на корозија по испрсканиот инхибитор на бигор од линијата за вбризгување на хемикалии со јами до производната цевка.
Слика 6. Отпадоци пронајдени во вентилот за хемиско вбризгување.Отпадоците во овој случај беа метални струготини веројатно од процесот на инсталација, како и некои белузлави остатоци.Испитувањето на белиот ѓубре се покажало дека се полимери со слична хемија како и инјектираната хемикалија
Време на објавување: 27 април 2022 година