Talian Suntikan Kimia Lubang Lubang-Mengapa Ia Gagal?Pengalaman, Cabaran dan Penggunaan Kaedah Ujian Baharu
Hak Cipta 2012, Persatuan Jurutera Petroleum
Abstrak
Statoil mengendalikan beberapa medan di mana suntikan berterusan dalam lubang bawah bagi perencat skala digunakan.Objektifnya adalah untuk melindungi tiub atas dan injap keselamatan daripada(Ba/Sr) SO4atauCaCO;skala, dalam kes-kes di mana pemerasan skala mungkin sukar dan mahal untuk dilakukan secara tetap, contohnya ikatan medan bawah laut.
Suntikan berterusan lubang bawah perencat skala ialah penyelesaian yang sesuai secara teknikal untuk melindungi tiub atas dan injap keselamatan dalam telaga yang mempunyai potensi penskalaan di atas pembungkus pengeluaran;terutamanya di telaga yang tidak perlu dihimpit secara berkala kerana potensi bersisik di kawasan berhampiran telaga.
Mereka bentuk, mengendalikan dan menyelenggara talian suntikan kimia memerlukan tumpuan tambahan pada pemilihan bahan, kelayakan kimia dan pemantauan.Tekanan, suhu, rejim aliran dan geometri sistem mungkin menimbulkan cabaran kepada operasi yang selamat.Cabaran telah dikenal pasti dalam talian suntikan sepanjang beberapa kilometer dari kemudahan pengeluaran ke templat dasar laut dan dalam injap suntikan di dalam telaga.
Pengalaman lapangan yang menunjukkan kerumitan sistem suntikan berterusan lubang bawah mengenai pemendakan dan isu kakisan dibincangkan.Kajian makmal dan aplikasi kaedah baru untuk kelayakan kimia a diwakili.Keperluan untuk tindakan pelbagai disiplin ditangani.
pengenalan
Statoil mengendalikan beberapa medan di mana suntikan bahan kimia berterusan dalam lubang bawah telah digunakan.Ini terutamanya melibatkan suntikan perencat skala (SI) di mana objektifnya adalah untuk melindungi tiub atas dan injap keselamatan lubang bawah (DHSV) daripada (Ba/Sr) SO4orCaCO;skala.Dalam sesetengah kes, pemutus emulsi disuntik ke dalam lubang bawah untuk memulakan proses pengasingan sedalam mungkin di dalam telaga pada suhu relatif tinggi.
Suntikan berterusan lubang bawah perencat skala ialah penyelesaian yang sesuai secara teknikal untuk melindungi bahagian atas telaga yang mempunyai potensi penskalaan di atas pembungkus pengeluaran.Suntikan berterusan mungkin disyorkan terutamanya dalam telaga yang tidak perlu diperah kerana potensi skala rendah di lubang telaga berhampiran;atau dalam kes-kes di mana pemerasan skala mungkin sukar dan mahal untuk dilakukan secara berkala, contohnya ikatan medan bawah laut.
Statoil telah memperluaskan pengalaman dalam suntikan kimia berterusan ke sistem bahagian atas dan templat dasar laut tetapi cabaran baharu adalah untuk membawa titik suntikan lebih jauh ke dalam telaga.Mereka bentuk, mengendalikan dan menyelenggara talian suntikan kimia memerlukan tumpuan tambahan pada beberapa topik;seperti pemilihan bahan, kelayakan kimia dan pemantauan.Tekanan, suhu, rejim aliran dan geometri sistem mungkin menimbulkan cabaran kepada operasi yang selamat.Cabaran dalam talian suntikan yang panjang (beberapa kilometer) dari kemudahan pengeluaran ke templat dasar laut dan ke dalam injap suntikan di bawah telaga telah dikenal pasti;Rajah 1.Beberapa sistem suntikan telah berfungsi mengikut perancangan, manakala yang lain gagal kerana pelbagai sebab.Beberapa pembangunan lapangan baru dirancang untuk suntikan kimia lubang bawah (DHCI);walau bagaimanapun;dalam beberapa kes peralatan tersebut belum lagi memenuhi syarat sepenuhnya.
Penggunaan DHCI adalah tugas yang kompleks.Ia melibatkan reka bentuk penyiapan dan telaga, kimia telaga, sistem bahagian atas dan sistem dos kimia proses bahagian atas.Bahan kimia akan dipam dari bahagian atas melalui saluran suntikan kimia ke peralatan penyiapan dan turun ke dalam telaga.Oleh itu, dalam perancangan dan pelaksanaan projek jenis ini, kerjasama antara beberapa disiplin adalah penting.Pelbagai pertimbangan perlu dinilai dan komunikasi yang baik semasa reka bentuk adalah penting.Jurutera proses, jurutera dasar laut dan jurutera penyiapan terlibat, berurusan dengan topik kimia telaga, pemilihan bahan, jaminan aliran dan pengurusan kimia pengeluaran.Cabaran boleh menjadi raja senjata kimia atau kestabilan suhu, kakisan dan dalam beberapa kes kesan vakum akibat tekanan tempatan dan kesan aliran dalam talian suntikan kimia.Di samping itu, keadaan seperti tekanan tinggi, suhu tinggi, kadar gas tinggi, potensi penskalaan tinggi，pusat suntikan jarak jauh dan titik suntikan dalam dalam telaga, memberikan cabaran dan keperluan teknikal yang berbeza kepada bahan kimia yang disuntik dan kepada injap suntikan.
Gambaran keseluruhan sistem DHCI yang dipasang dalam operasi Statoil menunjukkan bahawa pengalaman itu tidak selalunya berjaya Jadual 1. Walau bagaimanapun, perancangan untuk penambahbaikan reka bentuk suntikan, kelayakan kimia, operasi dan penyelenggaraan sedang dijalankan.Cabaran berbeza dari satu medan ke satu medan, dan masalahnya tidak semestinya injap suntikan kimia itu sendiri tidak berfungsi.
Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, beberapa cabaran mengenai saluran suntikan kimia dalam lubang telah dialami.Dalam makalah ini beberapa contoh diberikan daripada pengalaman ini.Kertas kerja membincangkan cabaran dan langkah yang diambil untuk menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan talian DHCI.Dua sejarah kes diberikan;satu pada kakisan dan satu pada raja senjata kimia.Pengalaman lapangan yang menunjukkan kerumitan sistem suntikan berterusan lubang bawah mengenai pemendakan dan isu kakisan dibincangkan.
Kajian makmal dan penggunaan kaedah baru untuk kelayakan kimia juga dipertimbangkan;cara mengepam bahan kimia, potensi dan pencegahan penskalaan, aplikasi peralatan yang kompleks dan bagaimana bahan kimia itu akan menjejaskan sistem bahagian atas apabila bahan kimia itu dihasilkan semula.Terima kriteria untuk aplikasi kimia melibatkan isu alam sekitar, kecekapan, kapasiti penyimpanan bahagian atas, kadar pam, sama ada pam sedia ada boleh digunakan dsb. Pengesyoran teknikal mesti berdasarkan keserasian bendalir dan kimia, pengesanan sisa, keserasian bahan, reka bentuk umbilik dasar laut, sistem dos kimia dan bahan di persekitaran garisan ini.Bahan kimia itu mungkin perlu dihalang hidrat untuk mengelakkan penyumbatan saluran suntikan daripada pencerobohan gas dan bahan kimia itu tidak boleh membeku semasa pengangkutan dan penyimpanan.Dalam garis panduan dalaman sedia ada terdapat senarai semak yang mana bahan kimia boleh digunakan pada setiap titik dalam sistem Sifat fizikal seperti kelikatan adalah penting.Sistem suntikan mungkin membayangkan jarak 3-50km garis aliran dasar laut umbilical dan 1-3km ke dalam telaga.Oleh itu, kestabilan suhu juga penting.Penilaian kesan hiliran, contohnya di kilang penapisan mungkin juga perlu dipertimbangkan.
Sistem suntikan kimia dalam lubang
Kos faedah
Suntikan berterusan lubang bawah perencat skala untuk melindungi DHS Vor tiub pengeluaran mungkin kos efektif berbanding memerah telaga dengan perencat skala.Aplikasi ini mengurangkan potensi kerosakan pembentukan berbanding dengan rawatan picitan skala, mengurangkan potensi masalah proses selepas picit skala dan memberi kemungkinan untuk mengawal kadar suntikan kimia dari sistem suntikan bahagian atas.Sistem suntikan juga boleh digunakan untuk menyuntik bahan kimia lain secara berterusan ke dalam lubang dan dengan itu boleh mengurangkan cabaran lain yang mungkin berlaku lebih jauh ke hiliran loji proses.
Kajian menyeluruh telah dilakukan untuk membangunkan strategi skala lubang bawah Oseberg S atau medan.Kebimbangan skala utama ialah CaCO;penskalaan dalam tiub atas dan kemungkinan kegagalan DHSV.Pertimbangan strategi pengurusan Oseberg S atau skala menyimpulkan bahawa dalam tempoh tiga tahun, DHCI adalah penyelesaian paling cekap kos dalam telaga di mana saluran suntikan kimia berfungsi.Elemen kos utama berkenaan dengan teknik bersaing picitan skala ialah minyak tertunda dan bukannya kos kimia/operasi.Untuk penggunaan perencat skala dalam lif gas, faktor utama pada kos kimia ialah kadar angkat gas yang tinggi yang membawa kepada kepekatan SI yang tinggi, kerana kepekatan perlu diseimbangkan dengan kadar angkat gas untuk mengelakkan raja senjata kimia.Untuk dua telaga di Oseberg S atau yang mempunyai talian DHC I yang berfungsi dengan baik, pilihan ini dipilih untuk melindungi DHS V daripada CaCO;penskalaan.
Sistem suntikan dan injap berterusan
Penyelesaian siap sedia ada menggunakan sistem suntikan kimia berterusan menghadapi cabaran untuk menghalang saluran kapilari tersumbat.Biasanya sistem suntikan terdiri daripada garisan kapilari, 1/4” atau 3/8” diameter luar (OD), disambungkan pada manifold permukaan, disuap melalui-dan disambungkan ke penyangkut tiub pada sisi anulus tiub.Talian kapilari dilekatkan pada diameter luar tiub pengeluaran dengan pengapit kolar tiub khas dan berjalan di bahagian luar tiub sehingga ke bawah ke mandrel suntikan kimia.Mandrel secara tradisinya diletakkan di hulu DHS V atau lebih dalam di dalam telaga dengan tujuan untuk memberikan bahan kimia yang disuntik masa penyebaran yang mencukupi dan untuk meletakkan bahan kimia di tempat yang menghadapi cabaran.
Pada injap suntikan kimia, Rajah.2, kartrij kecil berdiameter kira-kira 1.5” mengandungi injap sehala yang menghalang cecair lubang telaga daripada memasuki saluran kapilari.Ia hanyalah poppet kecil yang menunggang mata air.Daya spring menetapkan dan meramalkan tekanan yang diperlukan untuk membuka poppet dari tempat duduk pengedap.Apabila bahan kimia mula mengalir, poppet diangkat dari tempat duduknya dan membuka injap sehala.
Ia dikehendaki mempunyai dua injap sehala dipasang.Satu injap adalah penghalang utama yang menghalang cecair lubang telaga daripada memasuki saluran kapilari.Ini mempunyai tekanan bukaan yang agak rendah (2-15bar). Jika tekanan hidrostatik di dalam saluran kapilari adalah kurang daripada tekanan lubang telaga, cecair lubang telaga akan cuba masuk ke dalam saluran kapilari.Injap sehala yang lain mempunyai tekanan bukaan atipikal 130-250 bar dan dikenali sebagai sistem pencegahan tiub-U.Injap ini menghalang bahan kimia di dalam saluran kapilari mengalir bebas ke dalam lubang telaga sekiranya tekanan hidrostatik di dalam saluran kapilari lebih besar daripada tekanan lubang telaga pada titik suntikan kimia di dalam tiub pengeluaran.
Sebagai tambahan kepada dua injap sehala, biasanya terdapat penapis dalam talian, tujuan ini adalah untuk memastikan tiada apa-apa jenis serpihan boleh menjejaskan keupayaan pengedap sistem injap sehala.
Saiz injap sehala yang diterangkan agak kecil, dan kebersihan cecair yang disuntik adalah penting untuk kefungsian operasinya.Adalah dipercayai bahawa serpihan dalam sistem boleh dibuang dengan meningkatkan kadar alir di dalam saluran kapilari, supaya injap sehala terbuka dengan sengaja.
Apabila injap sehala dibuka, tekanan mengalir dengan cepat berkurangan dan merambat ke atas garisan kapilari sehingga tekanan meningkat semula.Injap sehala kemudian akan ditutup sehingga aliran bahan kimia membina tekanan yang mencukupi untuk membuka injap;hasilnya ialah ayunan tekanan dalam sistem injap sehala.Semakin tinggi tekanan bukaan sistem injap sehala, semakin sedikit kawasan aliran diwujudkan apabila injap sehala dibuka dan sistem cuba mencapai keadaan keseimbangan.
Injap suntikan kimia mempunyai tekanan pembukaan yang agak rendah;dan sekiranya tekanan tiub pada titik masuk kimia menjadi kurang daripada jumlah tekanan hidrostatik bahan kimia di dalam saluran kapilari ditambah dengan tekanan pembukaan injap sehala, berhampiran vakum atau vakum akan berlaku di bahagian atas saluran kapilari.Apabila suntikan bahan kimia berhenti atau aliran bahan kimia rendah, keadaan hampir vakum akan mula berlaku di bahagian atas saluran kapilari.
Tahap vakum bergantung kepada tekanan lubang telaga, graviti tentu campuran kimia yang disuntik yang digunakan di dalam saluran kapilari, tekanan bukaan injap sehala pada titik suntikan dan kadar alir bahan kimia di dalam saluran kapilari.Keadaan telaga akan berbeza-beza sepanjang hayat lapangan dan oleh itu potensi untuk vakum juga akan berubah lebih masa.Adalah penting untuk menyedari situasi ini untuk mengambil pertimbangan dan langkah berjaga-jaga yang betul sebelum cabaran yang dijangkakan berlaku.
Bersama-sama dengan kadar suntikan yang rendah, biasanya pelarut yang digunakan dalam jenis aplikasi ini menyejat menyebabkan kesan yang belum diterokai sepenuhnya.Kesan ini adalah raja senapang atau pemendakan pepejal, contohnya polimer, apabila pelarut tersejat.
Selanjutnya, sel galvanik boleh dibentuk dalam fasa peralihan antara permukaan bendalir bahan kimia dan fasa gas hampir vakum yang diisi wap di atas.Ini boleh menyebabkan kakisan pitting tempatan di dalam saluran kapilari akibat peningkatan keagresifan bahan kimia di bawah keadaan ini.Serpihan atau hablur garam yang terbentuk sebagai filem di dalam saluran kapilari apabila bahagian dalamnya kering boleh menyekat atau menyumbat saluran kapilari.
Falsafah penghalang baik
Apabila mereka bentuk penyelesaian telaga yang teguh, Statoil memerlukan keselamatan telaga sentiasa ada semasa kitaran hayat telaga.Oleh itu, Statoil memerlukan bahawa terdapat dua halangan perigi bebas yang utuh.Rajah 3 menunjukkan skema penghalang telaga atipikal, di mana warna biru mewakili sampul penghalang telaga primer;dalam kes ini tiub pengeluaran.Warna merah mewakili sampul penghalang sekunder;selongsong itu.Di sebelah kiri dalam lakaran, suntikan kimia ditunjukkan sebagai garis hitam dengan titik suntikan ke tiub pengeluaran di kawasan bertanda merah (penghalang sekunder).Dengan memperkenalkan sistem suntikan kimia ke dalam telaga, kedua-dua halangan lubang telaga primer dan sekunder terancam.
Sejarah kes mengenai kakisan
Urutan peristiwa
Suntikan kimia lubang bawah bagi perencat skala telah digunakan ke dalam medan minyak yang dikendalikan oleh Statoil di Pentas Benua Norway.Dalam kes ini, perencat skala yang digunakan pada asalnya telah layak untuk aplikasi bahagian atas dan bawah laut.Penyiapan semula telaga diikuti dengan pemasangan DHCIpointat2446mMD, Rajah.3.Suntikan lubang bawah bagi perencat skala atas telah dimulakan tanpa ujian lanjut terhadap bahan kimia tersebut.
Selepas satu tahun operasi kebocoran dalam sistem suntikan kimia telah diperhatikan dan penyiasatan dimulakan.Kebocoran itu memberi kesan buruk pada penghadang telaga.Kejadian serupa berlaku di beberapa telaga dan sebahagian daripadanya terpaksa ditutup sementara siasatan sedang dijalankan.
Tiub pengeluaran ditarik dan dikaji secara terperinci.Serangan kakisan dihadkan pada satu sisi tiub, dan beberapa sambungan tiub sangat terhakis sehingga terdapat lubang melaluinya.Kira-kira 8.5mm tebal 3% keluli krom telah hancur dalam masa kurang daripada 8 bulan.Kakisan utama telah berlaku di bahagian atas telaga, dari kepala telaga ke bawah kepada kira-kira 380m MD, dan sambungan tiub terhakis paling teruk ditemui pada kira-kira 350m MD.Di bawah kedalaman ini sedikit atau tiada kakisan diperhatikan, tetapi banyak serpihan ditemui pada OD tiub.
Selongsong 9-5/8'' juga dipotong dan ditarik dan kesan yang serupa diperhatikan;dengan kakisan di bahagian atas telaga pada satu bahagian sahaja.Kebocoran teraruh disebabkan oleh pecah bahagian selongsong yang lemah.
Bahan talian suntikan kimia ialah Alloy 825.
Kelayakan kimia
Sifat kimia dan ujian kakisan adalah tumpuan penting dalam kelayakan perencat skala dan perencat skala sebenar telah layak dan digunakan dalam aplikasi bahagian atas dan bawah laut selama beberapa tahun.Alasan untuk menggunakan lubang bawah kimia sebenar telah menambah baik sifat persekitaran dengan menggantikan bahan kimia lubang bawah yang sedia ada Walau bagaimanapun, perencat skala hanya digunakan pada suhu bahagian atas ambien dan dasar laut (4-20℃).Apabila disuntik ke dalam telaga suhu bahan kimia boleh setinggi 90 ℃, tetapi tiada ujian lanjut telah dilakukan pada suhu ini.
Ujian kekakisan awal telah dijalankan oleh pembekal bahan kimia dan keputusan menunjukkan 2-4mm/tahun untuk keluli karbon pada suhu tinggi.Semasa fasa ini terdapat penglibatan minimum kecekapan teknikal material pengendali.Ujian baharu kemudiannya dilakukan oleh pengendali yang menunjukkan bahawa perencat skala sangat menghakis bahan dalam tiub pengeluaran dan selongsong pengeluaran, dengan kadar kakisan melebihi 70mm/tahun.Bahan talian suntikan kimia Aloi 825 belum diuji terhadap perencat skala sebelum suntikan.Suhu perigi mungkin mencecah 90 ℃ dan ujian yang mencukupi sepatutnya dilakukan di bawah keadaan ini.
Siasatan juga mendedahkan bahawa perencat skala sebagai larutan pekat telah melaporkan pH <3.0.Walau bagaimanapun, pH belum diukur.Kemudian pH yang diukur menunjukkan nilai pH 0-1 yang sangat rendah.Ini menggambarkan keperluan untuk pengukuran dan pertimbangan bahan sebagai tambahan kepada nilai pH yang diberikan.
Tafsiran keputusan
Talian suntikan (Gamb.3) dibina untuk memberikan tekanan hidrostatik perencat skala yang melebihi tekanan dalam telaga pada titik suntikan.Inhibitor disuntik pada tekanan yang lebih tinggi daripada yang wujud dalam lubang telaga.Ini menghasilkan kesan tiub-U pada penutupan telaga.Injap akan sentiasa terbuka dengan tekanan yang lebih tinggi dalam talian suntikan berbanding dalam telaga.Oleh itu, vakum atau penyejatan dalam talian suntikan mungkin berlaku.Kadar kakisan dan risiko pitting adalah paling besar dalam zon peralihan gas/cecair disebabkan oleh penyejatan pelarut.Eksperimen makmal yang dilakukan pada kupon mengesahkan teori ini.Di dalam telaga yang mengalami kebocoran, semua lubang dalam saluran suntikan terletak di bahagian atas saluran suntikan kimia.
Rajah 4 menunjukkan fotografi garisan DHC I dengan kakisan pitting yang ketara.Kakisan yang dilihat pada tiub pengeluaran luar menunjukkan pendedahan tempatan terhadap perencat skala dari titik kebocoran pitting.Kebocoran itu disebabkan oleh kakisan pitting oleh bahan kimia yang sangat menghakis dan kebocoran melalui saluran suntikan kimia ke dalam selongsong pengeluaran.Inhibitor skala telah disembur dari garisan kapilari berlubang ke selongsong dan tiub dan berlaku kebocoran.Sebarang akibat sekunder kebocoran dalam talian suntikan tidak dipertimbangkan.Telah disimpulkan bahawa kakisan selongsong dan tiub adalah hasil daripada perencat skala pekat yang disapukan dari garisan kapilari berlubang ke selongsong dan tiub, Rajah.5.
Dalam kes ini terdapat kekurangan penglibatan jurutera kecekapan bahan.Kekakisan bahan kimia pada talian DHCI belum diuji dan kesan sekunder akibat kebocoran belum dinilai;seperti sama ada bahan sekeliling boleh bertolak ansur dengan pendedahan kimia.
Sejarah kes raja senjata kimia
Urutan peristiwa
Strategi pencegahan skala untuk medan HP HT ialah suntikan berterusan perencat skala di hulu injap keselamatan lubang bawah.Potensi penskalaan kalsium karbonat yang teruk telah dikenal pasti dalam telaga.Salah satu cabaran ialah suhu tinggi dan kadar pengeluaran gas dan kondensat yang tinggi digabungkan dengan kadar pengeluaran air yang rendah.Kebimbangan dengan menyuntik perencat skala adalah bahawa pelarut akan dilucutkan oleh kadar pengeluaran gas yang tinggi dan raja senjata kimia akan berlaku pada titik suntikan di hulu injap keselamatan dalam telaga, Rajah.1.
Semasa kelayakan perencat skala tumpuan adalah pada kecekapan produk pada keadaan HP HT termasuk tingkah laku dalam sistem proses bahagian atas (suhu rendah).Kerpasan perencat skala itu sendiri dalam tiub pengeluaran disebabkan oleh kadar gas yang tinggi adalah kebimbangan utama.Ujian makmal menunjukkan bahawa perencat skala mungkin mendakan dan melekat pada dinding tiub.Oleh itu, operasi injap keselamatan mungkin mengatasi risiko.
Pengalaman menunjukkan bahawa selepas beberapa minggu operasi saluran kimia itu bocor.Adalah mungkin untuk memantau tekanan lubang telaga pada tolok permukaan yang dipasang di saluran kapilari.Talian itu diasingkan untuk mendapatkan integriti yang baik.
Talian suntikan kimia telah ditarik keluar dari telaga, dibuka dan diperiksa untuk mendiagnosis masalah dan mencari kemungkinan sebab kegagalan.Seperti yang boleh dilihat dalam Rajah.6, sejumlah besar mendakan ditemui dan analisis kimia menunjukkan bahawa sebahagian daripada ini adalah perencat skala.Mendakan terletak pada meterai dan poppet dan injap tidak boleh dikendalikan.
Kegagalan injap disebabkan oleh serpihan di dalam sistem injap yang menghalang injap sehala makan pada kerusi logam ke logam.Serpihan telah diperiksa dan zarah utama terbukti sebagai pencukur logam, mungkin dihasilkan semasa proses pemasangan saluran kapilari.Selain itu, beberapa serpihan putih telah dikenal pasti pada kedua-dua injap sehala terutamanya di bahagian belakang injap.Ini ialah bahagian tekanan rendah, iaitu bahagian tepi sentiasa akan bersentuhan dengan cecair lubang telaga.Pada mulanya, ini dipercayai serpihan daripada lubang telaga pengeluaran kerana injap telah tersekat terbuka dan terdedah kepada cecair lubang telaga.Tetapi pemeriksaan serpihan terbukti sebagai polimer dengan kimia yang serupa dengan bahan kimia yang digunakan sebagai perencat skala.Ini menarik minat kami dan Statoil ingin meneroka sebab di sebalik serpihan polimer yang terdapat dalam garisan kapilari.
Kelayakan kimia
Dalam bidang HP HT terdapat banyak cabaran berkenaan dengan pemilihan bahan kimia yang sesuai untuk mengurangkan pelbagai masalah pengeluaran.Dalam kelayakan perencat skala untuk lubang bawah suntikan berterusan, ujian berikut telah dilakukan:
● Kestabilan produk
● Penuaan terma
● Ujian prestasi dinamik
● Keserasian dengan air pembentukan dan perencat hidrat (MEG)
● Ujian raja senjata statik dan dinamik
● Air maklumat larut semula, kimia segar dan MEG
Bahan kimia akan disuntik pada kadar dos yang telah ditetapkan，tetapi pengeluaran air tidak semestinya tetap，iaitu slugging air.Di antara slug air，apabila bahan kimia memasuki lubang telaga，ia akan dipenuhi oleh panas，aliran cepat gas hidrokarbon.Ini sama seperti menyuntik perencat skala dalam aplikasi angkat gas(Fleming etal.2003) .Bersama-sama dengan
suhu gas yang tinggi，risiko pelucutan pelarut adalah sangat tinggi dan raja senapang boleh menyebabkan injap suntikan tersumbat.Ini adalah risiko walaupun untuk bahan kimia yang dirumus dengan takat didih tinggi/pelarut tekanan wap rendah dan Penekan Tekanan Wap lain(VPD) .Sekiranya tersumbat separa，aliran air formasi，MEG dan/atau bahan kimia segar mesti boleh mengeluarkan atau melarutkan semula bahan kimia yang telah dihidrat atau dibuang.
Dalam kes ini, pelantar ujian makmal baru telah direka untuk meniru keadaan mengalir berhampiran port suntikan pada HP/HTg sebagai sistem pengeluaran.Keputusan daripada ujian raja senjata dinamik menunjukkan bahawa di bawah keadaan aplikasi yang dicadangkan kehilangan pelarut yang ketara telah direkodkan.Ini boleh membawa kepada raja senjata pantas dan akhirnya menyekat saluran aliran.Oleh itu, kerja itu menunjukkan bahawa risiko yang agak ketara wujud untuk suntikan kimia berterusan dalam telaga ini sebelum pengeluaran air dan membawa kepada keputusan untuk melaraskan prosedur permulaan biasa untuk bidang ini, menangguhkan suntikan kimia sehingga penembusan air dikesan.
Kelayakan perencat skala untuk lubang bawah suntikan berterusan mempunyai tumpuan yang tinggi pada pelucutan pelarut dan raja senjata bagi perencat skala pada titik suntikan dan dalam garis alir tetapi potensi raja senjata dalam injap suntikan itu sendiri tidak dinilai.Injap suntikan mungkin gagal kerana kehilangan pelarut yang ketara dan raja senjata pantas,Rajah 6. Keputusan menunjukkan bahawa adalah penting untuk mempunyai pandangan holistik terhadap sistem;bukan sahaja tertumpu kepada cabaran pengeluaran,tetapi juga cabaran yang berkaitan dengan suntikan bahan kimia,iaitu injap suntikan.
Pengalaman dari bidang lain
Salah satu laporan awal mengenai masalah dengan talian suntikan kimia jarak jauh adalah dari medan satelit Gull fak sandVig dis (Osa etal.2001). Talian suntikan dasar laut telah disekat daripada pembentukan hidrat dalam talian kerana pencerobohan gas daripada cecair yang dihasilkan ke dalam talian melalui injap suntikan.Garis panduan baharu untuk pembangunan bahan kimia pengeluaran dasar laut telah dibangunkan.Keperluan termasuk penyingkiran zarah(penapisan) dan penambahan perencat hidrat (cth glikol) kepada semua perencat skala berasaskan air untuk disuntik pada templat dasar laut.Kestabilan kimia,kelikatan dan keserasian (cecair dan bahan) juga dipertimbangkan.Keperluan ini telah diambil lebih jauh ke dalam sistem Statoil dan termasuk suntikan kimia lubang bawah.
Semasa fasa pembangunan Oseberg S atau medan telah diputuskan bahawa semua telaga harus dilengkapkan dengan sistem DHC I(Fleming etal.2006). Objektifnya adalah untuk mencegah CaCO；penskalaan dalam tiub atas dengan suntikan SI.Salah satu cabaran utama berkenaan dengan saluran suntikan kimia ialah mencapai komunikasi antara permukaan dan alur keluar lubang bawah.Diameter dalaman talian suntikan kimia mengecil daripada 7mm kepada 0.7mm(ID) di sekeliling injap keselamatan anulus disebabkan oleh had ruang dan keupayaan cecair untuk diangkut melalui bahagian ini telah mempengaruhi kadar kejayaan.Beberapa telaga platform mempunyai saluran suntikan kimia yang dipasang,tetapi sebabnya tidak difahami.Kereta api pelbagai cecair (glikol,mentah,kondensat,xilena,perencat skala,air dsb.) telah diuji makmal untuk kelikatan dan keserasian dan dipam ke hadapan dan dalam aliran songsang untuk membuka talian;walau bagaimanapun,perencat skala sasaran tidak dapat dipam sehingga ke injap suntikan kimia.Selanjutnya,komplikasi dilihat dengan pemendakan perencat skala fosfonat bersama-sama dengan sisa air garam penyiapan CaCl z dalam satu perigi dan raja senapang bagi perencat skala di dalam telaga dengan nisbah petrol tinggi dan potongan air yang rendah (Fleming etal.2006)
Pengajaran yang dipelajari
Pembangunan kaedah ujian
Pelajaran utama yang dipelajari daripada kegagalan sistem DHC I adalah berkenaan dengan kecekapan teknikal perencat skala dan bukan berkenaan dengan kefungsian dan suntikan kimia.Suntikan bahagian atas dan suntikan bawah laut telah berfungsi lebih masa dengan baik;walau bagaimanapun,permohonan telah dilanjutkan kepada suntikan kimia lubang bawah tanpa kemas kini yang sepadan kaedah kelayakan kimia.Pengalaman Statoil daripada dua kes lapangan yang dibentangkan ialah dokumentasi atau garis panduan yang mengawal bagi kelayakan kimia mesti dikemas kini untuk memasukkan jenis aplikasi kimia ini.Dua cabaran utama telah dikenal pasti sebagai i) vakum dalam talian suntikan kimia dan ii) potensi pemendakan bahan kimia.
Penyejatan bahan kimia mungkin berlaku pada tiub pengeluaran (seperti yang dilihat dalam kes raja senjata api) dan dalam tiub suntikan (antara muka sementara telah dikenal pasti dalam kes vakum) terdapat risiko bahawa mendakan ini mungkin digerakkan bersama aliran dan ke dalam injap suntikan dan seterusnya ke dalam telaga.Injap suntikan sering direka dengan penapis di hulu titik suntikan,ini adalah satu cabaran,seperti dalam kes pemendakan penapis ini mungkin dipalam menyebabkan injap gagal.
Pemerhatian dan kesimpulan awal daripada pelajaran yang dipelajari menghasilkan kajian makmal yang meluas mengenai fenomena tersebut.Objektif keseluruhan adalah untuk membangunkan kaedah kelayakan baru untuk mengelakkan masalah yang sama pada masa hadapan.Dalam kajian ini pelbagai ujian telah dijalankan dan beberapa kaedah makmal telah direka bentuk (dibangunkan mengikut urutan) untuk memeriksa bahan kimia berkenaan dengan cabaran yang dikenal pasti.
● Penapis tersumbat dan kestabilan produk dalam sistem tertutup.
● Kesan kehilangan pelarut separa ke atas kekakisan bahan kimia.
● Kesan kehilangan pelarut separa dalam kapilari pada pembentukan pepejal atau palam likat.
Semasa ujian kaedah makmal beberapa isu yang berpotensi telah dikenalpasti
● Penapis tersumbat berulang dan kestabilan yang lemah.
● Pembentukan pepejal berikutan sejatan separa daripada kapilari
● Perubahan PH akibat kehilangan pelarut.
Sifat ujian yang dijalankan juga telah memberikan maklumat dan pengetahuan tambahan yang berkaitan dengan perubahan sifat fizikal bahan kimia dalam kapilari apabila tertakluk kepada keadaan tertentu.,dan bagaimana ini berbeza daripada penyelesaian pukal tertakluk kepada keadaan yang serupa.Kerja ujian juga telah mengenal pasti perbezaan yang ketara antara cecair pukal，fasa wap dan cecair sisa yang boleh menyebabkan sama ada peningkatan potensi untuk pemendakan dan/atau peningkatan kekakisan.
Prosedur ujian untuk kekakisan perencat skala telah dibangunkan dan dimasukkan dalam dokumentasi yang mengawal.Bagi setiap aplikasi ujian kekakisan lanjutan perlu dilakukan sebelum suntikan perencat skala boleh dilaksanakan.Ujian raja senjata terhadap bahan kimia dalam saluran suntikan juga telah dilakukan.
Sebelum memulakan kelayakan bahan kimia adalah penting untuk mencipta skop kerja yang menerangkan cabaran dan tujuan bahan kimia tersebut.Pada fasa awal adalah penting untuk mengenal pasti cabaran utama untuk dapat memilih jenis bahan kimia yang akan menyelesaikan masalah.Ringkasan kriteria penerimaan yang paling penting boleh didapati dalam Jadual 2.
Kelayakan bahan kimia
Kelayakan bahan kimia terdiri daripada kedua-dua ujian dan penilaian teori bagi setiap permohonan.Spesifikasi teknikal dan kriteria ujian perlu ditakrifkan dan ditetapkan，contohnya dalam HSE,keserasian bahan,kestabilan produk dan kualiti produk (zarah).Selanjutnya,takat beku,kelikatan dan keserasian dengan bahan kimia lain,perencat hidrat,air pembentukan dan cecair yang dihasilkan mesti ditentukan.Senarai ringkas kaedah ujian yang mungkin digunakan untuk kelayakan bahan kimia diberikan dalam Jadual 2.
Tumpuan berterusan dan pemantauan kecekapan teknikal,kadar dos dan fakta HSE adalah penting.Keperluan produk boleh menukar bidang atau seumur hidup kilang proses；berbeza dengan kadar pengeluaran serta komposisi bendalir.Aktiviti susulan dengan penilaian prestasi,pengoptimuman dan/atau ujian bahan kimia baharu perlu dilakukan dengan kerap untuk memastikan program rawatan yang optimum.
Bergantung pada kualiti minyak,pengeluaran air dan cabaran teknikal di loji pengeluaran luar pesisir,penggunaan bahan kimia pengeluaran mungkin perlu untuk mencapai kualiti eksport,keperluan peraturan,dan untuk mengendalikan pemasangan luar pesisir dengan cara yang selamat.Semua bidang mempunyai cabaran yang berbeza, dan bahan kimia pengeluaran yang diperlukan akan berbeza-beza dari satu bidang ke satu bidang dan lebih masa.
Adalah penting untuk memberi tumpuan kepada kecekapan teknikal pengeluaran bahan kimia dalam program kelayakan,tetapi ia juga sangat penting untuk memberi tumpuan kepada sifat-sifat bahan kimia,seperti kestabilan,kualiti dan keserasian produk.Keserasian dalam tetapan ini bermaksud keserasian dengan cecair,bahan dan bahan kimia pengeluaran lain.Ini boleh menjadi satu cabaran.Adalah tidak diingini untuk menggunakan bahan kimia untuk menyelesaikan masalah untuk kemudian mendapati bahawa bahan kimia itu menyumbang kepada atau mencipta cabaran baharu.Mungkin sifat bahan kimia dan bukan cabaran teknikal yang merupakan cabaran terbesar.
Keperluan khas
Keperluan khas untuk penapisan produk yang dibekalkan hendaklah digunakan untuk sistem dasar laut dan untuk lubang bawah suntikan berterusan.Penapis dan penapis dalam sistem suntikan kimia hendaklah disediakan berdasarkan spesifikasi pada peralatan hiliran dari sistem suntikan bahagian atas,pam dan injap suntikan,ke injap suntikan lubang bawah.Di mana suntikan bahan kimia berterusan dalam lubang bawah digunakan, spesifikasi dalam sistem suntikan kimia hendaklah berdasarkan spesifikasi yang mempunyai tahap kritikal yang paling tinggi.Ini mungkin penapis di lubang bawah injap suntikan.
Cabaran suntikan
Sistem suntikan mungkin membayangkan jarak 3-50km garis aliran dasar laut umbilical dan 1-3km ke dalam telaga.Sifat fizikal seperti kelikatan dan keupayaan untuk mengepam bahan kimia adalah penting.Jika kelikatan pada suhu dasar laut terlalu tinggi, ia boleh menjadi satu cabaran untuk mengepam bahan kimia melalui saluran suntikan kimia di pusat bawah laut dan ke titik suntikan dasar laut atau di dalam telaga.Kelikatan hendaklah mengikut spesifikasi sistem pada penyimpanan yang dijangkakan atau suhu operasi.Ini harus dinilai dalam setiap kes,dan akan bergantung kepada sistem.Oleh kerana jadual kadar suntikan kimia adalah faktor kejayaan dalam suntikan kimia.Untuk meminimumkan risiko memasang talian suntikan kimia，bahan kimia dalam sistem ini harus dihalang hidrat (jika berpotensi untuk hidrat).Keserasian dengan cecair yang terdapat dalam sistem (cecair pengawet) dan perencat hidrat perlu dilakukan.Ujian kestabilan bahan kimia pada suhu sebenar (suhu ambien serendah mungkin,suhu ambien,suhu dasar laut,suhu suntikan) perlu lulus.
Program untuk membasuh talian suntikan kimia pada frekuensi tertentu juga mesti dipertimbangkan.Ia mungkin memberi kesan pencegahan untuk kerap menyiram saluran suntikan kimia dengan pelarut，glikol atau bahan kimia pembersih untuk membuang kemungkinan mendapan sebelum ia terkumpul dan boleh menyebabkan saluran tersumbat.Larutan kimia yang dipilih bagi cecair pembilasan mestilahserasi dengan bahan kimia dalam talian suntikan.
Dalam sesetengah kes, talian suntikan kimia digunakan untuk beberapa aplikasi kimia berdasarkan cabaran berbeza sepanjang hayat medan dan keadaan bendalir.Dalam fasa pengeluaran awal sebelum penembusan air, cabaran utama mungkin berbeza daripada cabaran pada akhir hayat yang sering dikaitkan dengan peningkatan pengeluaran air.Untuk menukar daripada perencat berasaskan pelarut bukan akueus seperti perencat ene asfalt kepada bahan kimia berasaskan air seperti perencat skala boleh memberi cabaran dengan keserasian.Oleh itu, adalah penting untuk memberi tumpuan kepada keserasian dan kelayakan dan penggunaan spacer apabila dirancang untuk menukar bahan kimia dalam talian suntikan kimia.
Bahan
Mengenai keserasian bahan,semua bahan kimia hendaklah serasi dengan pengedap,elastomer，gasket dan bahan binaan yang digunakan dalam sistem suntikan kimia dan kilang pengeluaran.Prosedur ujian untuk kekakisan bahan kimia (cth. perencat skala berasid) untuk lubang bawah suntikan berterusan perlu dibangunkan.Bagi setiap aplikasi, ujian kekakisan lanjutan perlu dilakukan sebelum suntikan bahan kimia boleh dilaksanakan.
Perbincangan
Kebaikan dan keburukan suntikan kimia lubang bawah secara berterusan perlu dinilai.Suntikan berterusan perencat skala untuk melindungi DHS Vor tiub pengeluaran adalah kaedah yang elegan untuk melindungi telaga daripada skala.Seperti yang dinyatakan dalam kertas kerja ini terdapat beberapa cabaran dengan suntikan kimia lubang bawah yang berterusan,namun untuk mengurangkan risiko adalah penting untuk memahami fenomena yang berkaitan dengan penyelesaian.
Satu cara untuk mengurangkan risiko adalah dengan memberi tumpuan kepada pembangunan kaedah ujian.Berbanding dengan suntikan kimia bahagian atas atau bawah laut terdapat keadaan yang berbeza dan lebih teruk di dalam telaga.Prosedur kelayakan untuk bahan kimia untuk suntikan berterusan bahan kimia dalam lubang perlu mengambil kira perubahan dalam keadaan ini.Kelayakan bahan kimia mesti dibuat mengikut bahan yang mungkin bersentuhan dengan bahan kimia.Keperluan untuk kelayakan dan ujian keserasian pada keadaan yang meniru sehampir mungkin pelbagai keadaan kitaran hayat telaga yang akan berfungsi di bawah sistem ini perlu dikemas kini dan dilaksanakan.Pembangunan kaedah ujian perlu dibangunkan lagi kepada ujian yang lebih realistik dan representatif.
Sebagai tambahan,interaksi antara bahan kimia dan peralatan adalah penting untuk kejayaan.Pembangunan injap kimia suntikan perlu mengambil kira sifat kimia dan lokasi injap suntikan di dalam telaga.Ia harus dipertimbangkan untuk memasukkan injap suntikan sebenar sebagai sebahagian daripada peralatan ujian dan untuk menjalankan ujian prestasi perencat skala dan reka bentuk injap sebagai sebahagian daripada program kelayakan.Untuk melayakkan perencat skala,tumpuan utama sebelum ini adalah pada cabaran proses dan perencatan skala,tetapi perencatan skala yang baik bergantung kepada suntikan yang stabil dan berterusan.Tanpa suntikan yang stabil dan berterusan potensi skala akan meningkat.Jika injap suntikan perencat skala adalah gunk ed dan tiada suntikan perencat skala ke dalam aliran bendalir,telaga dan injap keselamatan tidak dilindungi daripada skala dan oleh itu pengeluaran yang selamat mungkin terancam.Prosedur kelayakan perlu menangani cabaran yang berkaitan dengan suntikan perencat skala sebagai tambahan kepada cabaran proses dan kecekapan perencat skala yang layak.
Pendekatan baharu itu melibatkan beberapa disiplin dan kerjasama antara disiplin dan tanggungjawab masing-masing perlu dijelaskan.Dalam aplikasi ini sistem proses bahagian atas,templat dasar laut dan reka bentuk telaga serta penyiapan terlibat.Rangkaian pelbagai disiplin yang memfokuskan pada membangunkan penyelesaian yang teguh untuk sistem suntikan kimia adalah penting dan mungkin cara untuk berjaya.Komunikasi antara pelbagai disiplin adalah kritikal;terutamanya komunikasi rapat antara ahli kimia yang mempunyai kawalan terhadap bahan kimia yang digunakan dan jurutera telaga yang mempunyai kawalan ke atas peralatan yang digunakan di dalam telaga adalah penting.Untuk memahami cabaran disiplin yang berbeza dan belajar daripada satu sama lain adalah penting untuk memahami kerumitan keseluruhan proses.
Kesimpulan
● Suntikan berterusan perencat skala untuk melindungi DHS Vor tiub pengeluaran ialah kaedah yang elegan untuk melindungi telaga untuk skala
● Untuk menyelesaikan cabaran yang dikenal pasti,cadangan berikut ialah：
● Prosedur kelayakan DHCI khusus mesti dilakukan.
● Kaedah kelayakan untuk injap suntikan kimia
● Kaedah ujian dan kelayakan untuk kefungsian kimia
● Pembangunan kaedah
● Ujian bahan yang berkaitan
● Interaksi pelbagai disiplin di mana komunikasi antara pelbagai disiplin yang terlibat adalah penting untuk kejayaan.
Ucapan terima kasih
Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Statoil AS A atas kebenaran untuk menerbitkan karya ini dan Baker Hughes dan Schlumberger kerana membenarkan penggunaan imej dalam Rajah.2.
Nomenklatur
(Ba/Sr)SO4=barium/strontium sulfat
CaCO3=kalsium karbonat
DHCI=suntikan kimia lubang bawah
DHSV=injap keselamatan lubang bawah
cth=sebagai contoh
GOR=nisbah petrol
HSE=persekitaran keselamatan kesihatan
HPHT=tekanan tinggi suhu tinggi
ID=diameter dalam
ie=iaitu
km= kilometer
mm=milimeter
MEG=mono etilena glikol
mMD=meter diukur kedalaman
OD = diameter luar
SI = perencat skala
mTV D=meter jumlah kedalaman menegak
U-tiub=tiub berbentuk U
VPD=penekan tekanan wap
Rajah 1. Gambaran keseluruhan sistem suntikan kimia dasar laut dan lubang bawah dalam bidang atipikal.Lakaran suntikan kimia DHSV aliran dan cabaran yang dijangkakan berkaitan.DHS V=injap keselamatan lubang bawah, PWV=injap sayap proses dan PM V=injap induk proses.
Rajah 2. Lakaran sistem suntikan kimia lubang bawah atipikal dengan mandrel dan injap.Sistem ini disambungkan pada manifold permukaan, disuap melalui-dan disambungkan ke penyangkut tiub pada sisi anulus tiub.Mandrel suntikan kimia secara tradisinya diletakkan jauh di dalam telaga dengan tujuan untuk memberi perlindungan kimia.
Rajah 3. Skema penghalang telaga tipikal,di mana warna biru mewakili sampul penghalang telaga utama;dalam kes ini tiub pengeluaran.Warna merah mewakili sampul penghalang sekunder;selongsong itu.Di sebelah kiri ditunjukkan suntikan kimia, garis hitam dengan titik suntikan ke tiub pengeluaran di kawasan bertanda merah (penghalang sekunder).
Rajah 4. Lubang berlubang yang terdapat di bahagian atas garisan suntikan 3/8”.Kawasan itu ditunjukkan dalam lakaran skema penghalang telaga atipikal, ditandai dengan elips oren.
Rajah 5. Serangan kakisan yang teruk pada tiub Chrome 7” 3%.Rajah menunjukkan serangan kakisan selepas perencat skala disembur dari saluran suntikan kimia berlubang ke tiub pengeluaran.
Rajah 6. Serpihan yang terdapat dalam injap suntikan kimia.Serpihan dalam kes ini adalah serpihan logam mungkin daripada proses pemasangan sebagai tambahan kepada beberapa serpihan keputihan.Pemeriksaan serpihan putih terbukti polimer dengan kimia yang sama seperti bahan kimia yang disuntik
Masa siaran: Apr-27-2022