Boorgat-chemiese inspuitlyne - hoekom misluk dit?Ervarings, uitdagings en toepassing van nuwe toetsmetodes
Kopiereg 2012, Vereniging van Petroleum Ingenieurs
Abstrak
Statoil bedryf verskeie velde waar deurlopende inspuiting van skaal-inhibeerder in die boorgat toegedien word.Die doel is om die boonste buis en veiligheidsklep te beskerm teen (Ba/Sr) SO4ofCaCO;skaal, in gevalle waar skaalpersing moeilik en duur kan wees om op 'n gereelde basis uit te voer, bv. inskakeling van ondersese velde.
Deurlopende inspuiting van skaalinhibeerder in die gat is 'n tegnies geskikte oplossing om die boonste buis en veiligheidsklep te beskerm in putte wat skaalpotensiaal bo die produksiepakker het;veral in putte wat nie op 'n gereelde basis uitgedruk hoef te word nie as gevolg van skaalpotensiaal in die nabye boorgebied.
Die ontwerp, bedryf en instandhouding van die chemiese inspuitingslyne vereis ekstra fokus op materiaalkeuse, chemiese kwalifikasie en monitering.Druk, temperatuur, vloei-regimes en geometrie van die stelsel kan uitdagings tot veilige werking stel.Uitdagings is geïdentifiseer in etlike kilometers lange inspuitlyne vanaf die produksiefasiliteit tot by die ondersese sjabloon en in die inspuitkleppe onder in die putte.
Veldervarings wat die kompleksiteit van deurlopende inspuitstelsels in die boorgat met betrekking tot neerslag- en korrosiekwessies toon, word bespreek.Laboratoriumstudies en toepassing van nuwe metodes vir chemiese kwalifikasie a verteenwoordig.Die behoeftes vir multidissiplinêre aksies word aangespreek.
Inleiding
Statoil bedryf verskeie velde waar boorgat deurlopende inspuiting van chemikalieë toegepas is.Dit behels hoofsaaklik die inspuiting van skaal inhibeerder (SI) waar die doel is om die boonste buis en ondergat veiligheidsklep (DHSV) te beskerm teen (Ba/Sr) SO4ofCaCO;skaal.In sommige gevalle word emulsiebreker in die gat ingespuit om die skeidingsproses so diep as moontlik in die put te begin by 'n relatiewe hoë temperatuur.
Deurlopende inspuiting van skaal-inhibeerder in die gat is 'n tegnies geskikte oplossing om die boonste gedeelte van die putte wat skaalpotensiaal het bo die produksiepakker te beskerm.Deurlopende inspuiting kan aanbeveel word veral in putte wat nie uitgedruk hoef te word nie as gevolg van lae skaalpotensiaal in die nabye boorput;of in gevalle waar skaalpersing moeilik en duur kan wees om op 'n gereelde basis uit te voer, bv. inskakeling van ondersese velde.
Statoil het uitgebreide ervaring met deurlopende chemiese inspuiting na bokantstelsels en ondersese sjablone, maar die nuwe uitdaging is om die inspuitpunt verder diep in die put te neem.Die ontwerp, bedryf en instandhouding van die chemiese inspuitlyne vereis ekstra fokus op verskeie onderwerpe;soos materiaalkeuse, chemiese kwalifikasie en monitering.Druk, temperatuur, vloei-regimes en geometrie van die stelsel kan uitdagings tot veilige werking stel.Uitdagings in lang (etlike kilometers) inspuitlyne vanaf die produksiefasiliteit na die ondersese sjabloon en in die inspuitkleppe onder in die putte is geïdentifiseer;Fig.1.Sommige van die inspuitstelsels het volgens plan gewerk, terwyl ander om verskeie redes misluk het.Verskeie nuwe veldontwikkelings word beplan vir boorgat chemiese inspuiting (DHCI);egter;in sommige gevalle is die toerusting nog nie ten volle gekwalifiseer nie.
Toepassing van DHCI is 'n komplekse taak.Dit behels die voltooiing en putontwerpe, putchemie, bokantstelsel en die chemiese doseerstelsel van die bokantproses.Die chemiese middel sal van bo af via die chemiese inspuitlyn na die voltooiingstoerusting en af in die put gepomp word.Daarom is samewerking tussen verskeie dissiplines van kardinale belang in die beplanning en uitvoering van hierdie tipe projek.Verskeie oorwegings moet geëvalueer word en goeie kommunikasie tydens die ontwerp is belangrik.Prosesingenieurs, ondersese ingenieurs en voltooiingsingenieurs is betrokke, wat handel oor die onderwerpe van putchemie, materiaalkeuse, vloeiversekering en produksiechemiese bestuur.Die uitdagings kan chemiese geweerkoning of temperatuurstabiliteit, korrosie en in sommige gevalle 'n vakuumeffek wees as gevolg van plaaslike druk- en vloei-effekte in die chemiese inspuitlyn.Benewens hierdie toestande soos hoë druk, hoë temperatuur, hoë gastempo, hoë skaalpotensiaal，langafstand naelstring en diep inspuitpunt in die put, gee verskillende tegniese uitdagings en vereistes aan die chemikalie wat ingespuit word en aan die inspuitklep.
'n Oorsig van die DHCI-stelsels wat in Statoil-bedrywighede geïnstalleer is, toon dat die ervaring nie altyd suksesvol was nie.Die uitdagings verskil van veld tot veld, en die probleem is nie noodwendig dat die chemiese inspuitklep self nie werk nie.
Oor die laaste jare is verskeie uitdagings met betrekking tot boorgat chemiese inspuitlyne ervaar.In hierdie artikel word 'n paar voorbeelde uit hierdie ervarings gegee.Die referaat bespreek uitdagings en maatreëls wat geneem is om die probleme wat verband hou met DHCI-lyne op te los.Twee gevallegeskiedenisse word gegee;een oor korrosie en een oor chemiese geweerkoning.Veldervarings wat die kompleksiteit van deurlopende inspuitstelsels in die boorgat met betrekking tot neerslag- en korrosiekwessies toon, word bespreek.
Laboratoriumstudies en toepassing van nuwe metodes vir chemiese kwalifikasie word ook oorweeg;hoe om die chemikalie te pomp, skaalpotensiaal en voorkoming, komplekse toerustingtoepassing en hoe die chemikalie die bokantstelsel sal beïnvloed wanneer die chemikalie teruggeproduseer word.Aanvaar kriteria vir chemiese toediening behels omgewingskwessies, doeltreffendheid, bergingskapasiteit bokant, pomptempo, of bestaande pomp gebruik kan word, ens. Tegniese aanbevelings moet gebaseer wees op vloeistof- en chemie-versoenbaarheid, residuele opsporing, materiaalversoenbaarheid, ondersese naelstringontwerp, chemiese dosisstelsel en materiale in die omgewing van hierdie lyne.Die chemikalie moet dalk hidraat geïnhibeer word om te verhoed dat die inspuitlyn verstop word as gevolg van gasindringing en die chemikalie moet nie vries tydens vervoer en berging nie.In die bestaande interne riglyne is daar 'n kontrolelys van watter chemikalieë by elke punt in die sisteem toegedien kan word. Fisiese eienskappe soos viskositeit is belangrik.Die inspuitingstelsel kan 3-50km afstand van naelstring ondersese vloeilyn impliseer en 1-3km af in die put.Daarom is die temperatuurstabiliteit ook belangrik.Evaluering van stroomaf-effekte, bv. in raffinaderye, sal dalk ook oorweeg moet word.
Boorgat chemiese inspuitingstelsels
Koste voordeel
Deurlopende inspuiting van skaal-inhibeerder in die gat om die DHS te beskerm. Vor die produksiebuise kan dalk koste-effektief wees in vergelyking met om die put met skaal-inhibeerder te druk.Hierdie toepassing verminder die potensiaal vir formasieskade in vergelyking met dopluispersbehandelings, verminder die potensiaal vir prosesprobleme na 'n dopluispersing en gee 'n moontlikheid om die chemiese inspuittempo vanaf die bokant-inspuitingstelsel te beheer.Die inspuitstelsel kan ook gebruik word om ander chemikalieë voortdurend in die boorgat in te spuit en kan sodoende ander uitdagings wat verder stroomaf die prosesaanleg kan voorkom, verminder.
'n Omvattende studie is uitgevoer om 'n boorgatskaalstrategie van die Oseberg S of veld te ontwikkel.Die groot skaal kommer was CaCO;skaalvorming in die boonste buis en moontlike DHSV-mislukking.Die Oseberg S of skaalbestuurstrategie-oorwegings het tot die gevolgtrekking gekom dat DHCI oor 'n tydperk van drie jaar die mees kostedoeltreffende oplossing was in die boorgate waar die chemiese inspuitingslyne funksioneer.Die belangrikste koste-element met betrekking tot die mededingende tegniek van skaalknyp was die uitgestelde olie eerder as die chemiese/bedryfskoste.Vir toediening van skaal-inhibeerder in gasopheffing, was die belangrikste faktor op die chemiese koste die hoë gasopheffingtempo wat tot hoë SI konsentrasie gelei het, aangesien die konsentrasie met die gasopheffingstempo gebalanseer moes word om chemiese geweerkoning te vermy.Vir die twee putte op Oseberg S of wat goed funksionerende DHC I-lyne gehad het, is hierdie opsie gekies om die DHS V's teen CaCO te beskerm;skaal.
Deurlopende inspuitingstelsel en kleppe
Bestaande voltooiingsoplossings wat deurlopende chemiese inspuitingstelsels gebruik, staar uitdagings in die gesig om verstopping van die kapillêre lyne te voorkom.Tipies bestaan die inspuitingstelsel uit 'n kapillêre lyn, 1/4" of 3/8" buitedeursnee (OD), gekoppel aan 'n oppervlakspruitstuk, deurgevoer-en gekoppel aan die buishanger aan die ringvormige kant van die buis.Die kapillêre lyn word aan die buitenste deursnee van die produksiebuis vasgemaak deur spesiale buiskraagklemme en loop aan die buitekant van die buis tot by die chemiese inspuitingdoorn.Die deurn word tradisioneel stroomop van die DHS V of dieper in die put geplaas met die doel om die ingespuite chemiese middel voldoende verspreidingstyd te gee en om die chemiese middel te plaas waar die uitdagings gevind word.
By die chemiese inspuitklep, Fig.2, bevat 'n klein patroontjie ongeveer 1,5 duim in deursnee die terugslagkleppe wat verhoed dat boorgatvloeistowwe die kapillêre lyn binnedring.Dit is bloot 'n klein poppie wat op 'n veer ry.Die veerkrag stel en voorspel die druk wat nodig is om die klep van die seëlsitplek oop te maak.Wanneer die chemikalie begin vloei, word die kraan van sy sitplek gelig en maak die terugslagklep oop.
Dit is nodig om twee keerkleppe te installeer.Een klep is die primêre versperring wat verhoed dat die boorgatvloeistowwe die kapillêre lyn binnedring.Dit het 'n relatief lae openingsdruk (2-15 bar). As die hidrostatiese druk binne die kapillêre lyn minder is as die boorgatdruk, sal die boorgatvloeistowwe in die kapillêre lyn probeer ingaan.Die ander terugslagklep het atipiese openingsdruk van 130-250 bar en staan bekend as die U-buis-voorkomingstelsel.Hierdie klep verhoed dat die chemikalie binne die kapillêre lyn vrylik in die boorput vloei indien die hidrostatiese druk binne die kapillêre lyn groter is as die boorputdruk by die chemiese inspuitpunt binne die produksiebuis.
Benewens die twee terugslagkleppe, is daar gewoonlik 'n inlyn filter, die doel hiervan is om te verseker dat geen puin van enige aard die seëlvermoë van die terugslagklepstelsels in gevaar kan stel nie.
Die groottes van die beskryfde terugslagkleppe is taamlik klein, en netheid van die ingespuite vloeistof is noodsaaklik vir hul operasionele funksionaliteit.Daar word geglo dat puin in die stelsel weggespoel kan word deur die vloeitempo binne die kapillêre lyn te verhoog, sodat die terugslagkleppe moedswillig oopgaan.
Wanneer die terugslagklep oopmaak, neem die vloeiende druk vinnig af en gaan voort op die kapillêre lyn totdat die druk weer toeneem.Die terugslagklep sal dan sluit totdat die vloei van chemikalieë voldoende druk opbou om die klep oop te maak;die gevolg is drukossillasies in die terugslagklepstelsel.Hoe hoër openingsdruk die terugslagklepstelsel het, hoe minder vloeiarea word gevestig wanneer die terugslagklep oopmaak en die stelsel probeer om ewewigstoestande te bereik.
Die chemiese inspuitkleppe het 'n relatief lae openingsdruk;en sou die buisdruk by die chemiese inlaatpunt minder word as die som van hidrostatiese druk van chemikalieë binne die kapillêre lyn plus die terugslagklep openingsdruk, sal naby vakuum of vakuum in die boonste deel van die kapillêre lyn voorkom.Wanneer die inspuiting van chemikalieë stop of die vloei van chemikalieë laag is, sal naby-vakuumtoestande begin voorkom in die boonste gedeelte van die kapillêre lyn.
Die vlak van vakuum is afhanklik van die boorgatdruk, soortlike gewig van die ingespuite chemiese mengsel wat binne die kapillêre lyn gebruik word, die terugslagklep openingsdruk by die inspuitpunt en die vloeitempo van die chemikalie binne die kapillêre lyn.Die puttoestande sal oor die veldleeftyd verskil en die potensiaal vir vakuum sal dus ook oortyd wissel.Dit is belangrik om bewus te wees van hierdie situasie om die regte oorweging en voorsorg te neem voordat verwagte uitdagings voorkom.
Saam met lae inspuittempo's verdamp die oplosmiddels wat in hierdie tipe toepassings gebruik word, tipies en veroorsaak effekte wat nie ten volle ondersoek is nie.Hierdie effekte is gun king of presipitasie van vaste stowwe, byvoorbeeld polimere, wanneer die oplosmiddel verdamp.
Verder kan galvaniese selle gevorm word in die oorgangsfase tussen die vloeistofoppervlak van die chemiese stof en die dampgevulde naby-vakuumgasfase hierbo.Dit kan lei tot plaaslike putkorrosie binne die kapillêre lyn as gevolg van verhoogde aggressiwiteit van die chemikalie onder hierdie toestande.Vlokkies of soutkristalle wat as 'n film in die kapillêre lyn gevorm word terwyl die binnekant daarvan uitdroog, kan die kapillêre lyn vassit of toestop.
Wel versperring filosofie
By die ontwerp van robuuste putoplossings vereis Statoil dat die boorgatveiligheid te alle tye gedurende die lewensiklus van die boorput in plek is.Statoil vereis dus dat daar twee onafhanklike putversperrings ongeskonde is.Fig. 3 toon atipiese putversperring skematiese, waar die blou kleur die primêre put versperring omhulsel verteenwoordig;in hierdie geval die produksiebuis.Die rooi kleur verteenwoordig die sekondêre versperringomhulsel;die omhulsel.Aan die linkerkant in die skets word die chemiese inspuiting aangedui as 'n swartlyn met inspuitpunt na die produksiebuis in die area wat rooi gemerk is (sekondêre versperring).Deur chemiese inspuitingstelsels in die put in te voer, word beide die primêre en sekondêre boorgatversperrings in gevaar gestel.
Geskiedenis oor korrosie
Volgorde van die gebeure
Boorgat-chemiese inspuiting van skaal-inhibeerder is toegedien in 'n olieveld wat deur Statoil op die Noorse Kontinentale Plat bedryf word.In hierdie geval was die dopluis inhibeerder wat toegedien is oorspronklik gekwalifiseer vir bokant- en ondersese toediening.Hervoltooiing van die put is gevolg deur installering van DHCIpointat2446mMD, Fig.3.Die boorgat-inspuiting van die bokant-skaal-inhibeerder is begin sonder om die chemiese middel verder te toets.
Na een jaar se werking is lekkasies in die chemiese inspuitingstelsel waargeneem en ondersoeke is begin.Die lekkasie het 'n nadelige uitwerking op die putversperrings gehad.Soortgelyke gebeure het vir verskeie putte plaasgevind en sommige van hulle moes toegesluit word terwyl die ondersoek aan die gang was.
Die produksiebuis is getrek en in detail bestudeer.Die korrosie-aanval was beperk tot die een kant van die buis, en sommige buisverbindings was so geroes dat daar eintlik gate deur hulle was.Ongeveer 8,5 mm dik 3% chroomstaal het in minder as 8 maande gedisintegreer.Die hoofkorrosie het voorgekom in die boonste gedeelte van die put, van die boorgop af tot by ongeveer 380m MD, en die ergste geroeste buisverbindings is op ongeveer 350m MD gevind.Onder hierdie diepte is min of geen korrosie waargeneem nie, maar baie puin is op die buis-OD's gevind.
Die 9-5/8'' omhulsel is ook gesny en getrek en soortgelyke effekte is waargeneem;met korrosie in die boonste gedeelte van die put slegs aan die een kant.Die geïnduseerde lek is veroorsaak deur die verswakte gedeelte van die omhulsel te bars.
Die chemiese inspuitlynmateriaal was Alloy 825.
Chemiese kwalifikasie
Chemiese eienskappe en korrosietoetsing is belangrike fokuspunte in die kwalifikasie van skaal-inhibeerders en die werklike skaal-inhibeerder is gekwalifiseer en gebruik in bokant- en ondersese toepassings vir etlike jare.Die rede vir die toepassing van die werklike chemiese boorgat was verbeterde omgewingseienskappe deur die bestaande boorgat-chemikalie te vervang. Die skaal-inhibeerder is egter slegs gebruik by omgewings-bokant- en seebodemtemperature (4-20℃).Wanneer dit in die put ingespuit word, kan die temperatuur van die chemikalie so hoog as 90℃ wees, maar geen verdere toetsing is by hierdie temperatuur uitgevoer nie.
Aanvanklike korrosiwiteitstoetse is deur die chemiese verskaffer uitgevoer en die resultate het 2-4 mm/jaar vir koolstofstaal by hoë temperatuur getoon.Gedurende hierdie fase was daar minimum betrokkenheid van die materiële tegniese bevoegdheid van die operateur.Nuwe toetse is later deur die operateur uitgevoer wat toon dat die skaalinhibeerder hoogs korrosief was vir die materiale in die produksiebuise en produksieomhulsel, met korrosietempo's van meer as 70 mm/jaar.Die chemiese inspuitlynmateriaal Alloy 825 is nie teen die skaalinhibeerder getoets voor inspuiting nie.Die puttemperatuur kan 90℃ bereik en voldoende toetse moes onder hierdie toestande uitgevoer gewees het.
Die ondersoek het ook aan die lig gebring dat die skaalinhibeerder as gekonsentreerde oplossing 'n pH van <3.0 gerapporteer het.Die pH is egter nie gemeet nie.Later het die gemete pH 'n baie lae waarde van pH 0-1 getoon.Dit illustreer die behoefte aan metings en materiaaloorwegings bykomend tot gegewe pH-waardes.
Interpretasie van die resultate
Die inspuitlyn (Fig.3) is gekonstrueer om hidrostatiese druk van die skaalinhibeerder te gee wat die druk in put by die inspuitpunt oorskry.Die inhibeerder word teen 'n hoër druk ingespuit as wat in die boorput bestaan.Dit lei tot 'n U-buis effek by insluiting van die put.Die klep sal altyd oopmaak met 'n hoër druk in die inspuitlyn as in die put.Vakuum of verdamping in die inspuitlyn kan dus voorkom.Die korrosietempo en risiko van putte is die grootste in die gas/vloeistof-oorgangsone as gevolg van verdamping van die oplosmiddel.Laboratoriumeksperimente wat op koepons uitgevoer is, het hierdie teorie bevestig.In die putte waar lekkasie ondervind is, was alle gate in die inspuitlyne in die boonste gedeelte van die chemiese inspuitlyn geleë.
Fig. 4 toon fotografie van die DHC I-lyn met aansienlike putkorrosie.Die korrosie wat op die buitenste produksiebuis gesien word, het 'n plaaslike blootstelling van skaalinhibeerder vanaf die putlekpunt aangedui.Die lekkasie is veroorsaak deur putkorrosie deur hoogs korrosiewe chemikalieë en lekkasie deur die chemiese inspuitlyn in die produksieomhulsel.Die skaal-inhibeerder is vanaf die kapillêre lyn met pit op omhulsel en buise gespuit en lekkasies het voorgekom.Enige sekondêre gevolge van lekkasies in die inspuitlyn is nie oorweeg nie.Daar is tot die gevolgtrekking gekom dat die omhulsel- en buiskorrosie 'n gevolg was van gekonsentreerde skaal-inhibeerders wat vanaf die kapillêre lyn tot by die omhulsel en buis gebid is, Fig.5.
In hierdie geval was daar 'n gebrek aan betrokkenheid van materiaalbevoegdheidsingenieurs.Korrosiwiteit van die chemikalie op die DHCI-lyn is nie getoets nie en die sekondêre effekte as gevolg van lekkasie is nie geëvalueer nie;soos of die omliggende materiale chemiese blootstelling kan verdra.
Gevallegeskiedenis van die chemiese geweerkoning
Volgorde van die gebeure
Die skaalvoorkomingstrategie vir 'n HP HT-veld was deurlopende inspuiting van skaalinhibeerder stroomop die boorgatveiligheidsklep.'n Ernstige kalsiumkarbonaatskaalpotensiaal is in die put geïdentifiseer.Een van die uitdagings was hoë temperatuur en hoë gas- en kondensaatproduksietempo's gekombineer met lae waterproduksietempo.Die bekommernis deur die inspuiting van skaalinhibeerder was dat die oplosmiddel gestroop sou word deur die hoë gasproduksietempo en gun king van die chemiese stof sou plaasvind by die inspuitpunt stroomop van die veiligheidsklep in die put, Fig.1.
Tydens die kwalifikasie van die skaalinhibeerder was die fokus op die doeltreffendheid van die produk by HP HT toestande insluitend gedrag in die bokant proses sisteem (lae temperatuur).Presipitasie van die skaalinhibeerder self in die produksiebuise as gevolg van die hoë gastempo was die grootste bekommernis.Laboratoriumtoetse het getoon dat skaal-inhibeerder kan presipiteer en aan die buiswand kleef.Die werking van die veiligheidsklep kan dus risiko klop.
Ervaring het getoon dat die chemiese lyn na 'n paar weke se operasie gelek het.Dit was moontlik om boorputdruk te monitor by die oppervlakmeter wat in die kapillêre lyn geïnstalleer is.Die lyn is geïsoleer om putintegriteit te verkry.
Die chemiese inspuitlyn is uit die put getrek, oopgemaak en geïnspekteer om die probleem te diagnoseer en moontlike redes vir mislukking te vind.Soos gesien kan word in Fig.6, is 'n beduidende hoeveelheid neerslag gevind en chemiese analise het getoon dat sommige hiervan die skaal-inhibeerder was.Die neerslag was by die seël geleë en die kraan en die klep kon nie bedien word nie.
Die kleponderbreking is veroorsaak deur puin in die klepstelsel wat verhoed het dat die terugslagkleppe op die metaal-tot-metaal-sitplek vreet.Die puin is ondersoek en die hoofdeeltjies is bewys as metaalskaafsels, wat waarskynlik tydens die installasieproses van die kapillêre lyn geproduseer is.Daarbenewens is 'n paar wit rommel op beide terugslagkleppe geïdentifiseer, veral aan die agterkant van die kleppe.Dit is die laedrukkant, dit wil sê die kant sal altyd in kontak wees met die boorgatvloeistowwe.Aanvanklik is geglo dit was puin van die produksieboorput aangesien die kleppe oopgestop was en aan boorgatvloeistowwe blootgestel was.Maar ondersoek die puin blyk polimere te wees met soortgelyke chemie as die chemikalie wat as skaalinhibeerder gebruik word.Dit het ons belangstelling gevang en Statoil wou die redes agter hierdie polimeerafval wat in die kapillêre lyn voorkom, ondersoek.
Chemiese kwalifikasie
In 'n HP HT-veld is daar baie uitdagings met betrekking tot die keuse van geskikte chemikalieë om die verskillende produksieprobleme te versag.In die kwalifikasie van die skaalinhibeerder vir deurlopende inspuiting in die gat, is die volgende toetse uitgevoer:
● Produkstabiliteit
● Termiese veroudering
● Dinamiese prestasietoetse
● Verenigbaarheid met formasiewater en hidraatinhibeerder (MEG)
● Statiese en dinamiese gun king-toets
● Herontbinding inligting water, vars chemiese en MEG
Die chemikalie sal teen 'n voorafbepaalde dosis ingespuit word，maar waterproduksie sal nie noodwendig konstant wees nie，dws water sluip.Tussen die waterslakke，wanneer die chemikalie die boorput binnedring，dit sal ontmoet word deur 'n warm，vinnig vloeiende stroom koolwaterstofgas.Dit is soortgelyk aan die inspuiting van 'n skaal-inhibeerder in 'n gashysertoepassing (Fleming et al. 2003). Saam met
die hoë gastemperatuur，die risiko van oplosmiddelstroop is uiters hoog en gun king kan verstopping van die inspuitklep veroorsaak.Dit is 'n risiko selfs vir chemikalieë geformuleer met hoë kookpunt/lae dampdruk oplosmiddels en ander dampdruk depressante (VPD's). In die geval van 'n gedeeltelike blokkasie，vloei van formasiewater，MEG en/of vars chemikalieë moet in staat wees om die gedehidreerde of ontwaterde chemikalie te verwyder of weer op te los.
In hierdie geval is 'n nuwe laboratoriumtoetstuig ontwerp om vloeitoestande naby die inspuitpoorte te herhaal by 'n HP/HTg as produksiestelsel.Die resultate van die dinamiese gun king-toetse toon dat onder die voorgestelde toedieningstoestande 'n beduidende oplosmiddelverlies aangeteken is.Dit kan lei tot vinnige gun king en uiteindelike blokkering van die vloeilyne.Die werk het dus getoon dat 'n relatief beduidende risiko bestaan vir voortdurende chemiese inspuiting in hierdie boorgate voor waterproduksie en het gelei tot die besluit om normale opstartprosedures vir hierdie veld aan te pas, wat chemiese inspuiting vertraag totdat waterdeurbraak opgespoor is.
Die kwalifikasie van skaalinhibeerder vir deurlopende inspuiting in die boorgat het hoë fokus op oplosmiddelstroop en gun king van die skaalinhibeerder by die inspuitpunt en in die vloeilyn gehad, maar die potensiaal vir gun king in die inspuitklep self is nie geëvalueer nie.Die inspuitklep het waarskynlik misluk as gevolg van aansienlike oplosmiddelverlies en vinnige gun king,Fig.6.Die resultate toon dat dit belangrik is om 'n holistiese siening van die sisteem te hê;fokus nie net op die produksie-uitdagings nie,maar ook uitdagings wat verband hou met inspuiting van die chemiese middel,dws inspuitklep.
Ervaring uit ander velde
Een van die vroeë verslae oor probleme met langafstand chemiese inspuitlyne was van die Gull fak sandVig dis satellietvelde (Osa etal.2001). Die ondersese inspuitingslyne was geblokkeer teen hidraatvorming binne die lyn as gevolg van indringing van gas uit die vervaardigde vloeistowwe in die lyn via die inspuitklep.Nuwe riglyne vir die ontwikkeling van ondersese produksiechemikalieë is ontwikkel.Die vereistes het die verwydering van partikels (filtrasie) en byvoeging van hidraat-inhibeerder (bv. glikol) ingesluit by alle watergebaseerde skaal-inhibeerders wat by die ondersese sjablone ingespuit moet word.Chemiese stabiliteit,viskositeit en verenigbaarheid (vloeistof en materiale) is ook oorweeg.Hierdie vereistes is verder in die Statoil-stelsel geneem en sluit in boorgat chemiese inspuiting.
Tydens die ontwikkelingsfase van die Oseberg S of veld is besluit dat alle boorgate met DHC I stelsels voltooi moet word (Fleming et al. 2006). Die doel was om CaCO te voorkom；skaalvorming in die boonste buis deur SI-inspuiting.Een van die groot uitdagings met betrekking tot die chemiese inspuitingslyne was om kommunikasie tussen die oppervlak en die boorgatuitlaat te bewerkstellig.Die interne deursnee van die chemiese inspuitlyn het vernou van 7mm tot 0.7mm(ID) rondom die annulusveiligheidsklep as gevolg van spasiebeperkings en die vermoë van die vloeistof om deur hierdie afdeling vervoer te word, het die sukseskoers beïnvloed.Verskeie platformputte het chemiese inspuitingslyne gehad wat verstop was,maar die rede is nie verstaan nie.Treine van verskillende vloeistowwe (glikol,ru,kondensaat,xileen,skaal inhibeerder,water ens.) is laboratorium getoets vir viskositeit en verenigbaarheid en vorentoe en in omgekeerde vloei gepomp om die lyne oop te maak;egter,die teikenskaal-inhibeerder kon nie tot by die chemiese inspuitklep gepomp word nie.Verder,komplikasies is gesien met presipitasie van die fosfonaatskaal-inhibeerder saam met oorblywende CaCl z-voltooiingspekelwater in een put en gun king van die skaalinhibeerder binne 'n put met 'n hoë petrolverhouding en lae watersny (Fleming etal. 2006)
Lesse geleer
Toetsmetode-ontwikkeling
Die belangrikste lesse geleer uit die mislukking van DHC I-stelsels was met betrekking tot tegniese doeltreffendheid van die skaalinhibeerder en nie met betrekking tot die funksionaliteit en chemiese inspuiting nie.Bokantinspuiting en ondersese inspuiting het oortyd goed gefunksioneer;egter,die aansoek is uitgebrei na boorgat chemiese inspuiting sonder 'n ooreenstemmende opdatering van die chemiese kwalifikasiemetodes.Statoil se ervaring van die twee veldgevalle wat aangebied is, is dat die beheerdokumentasie of riglyne vir chemiese kwalifikasie bygewerk moet word om hierdie tipe chemiese toediening in te sluit.Die belangrikste twee uitdagings is geïdentifiseer as i) vakuum in die chemiese inspuitlyn en ii) potensiële neerslag van die chemiese middel.
Verdamping van die chemikalie kan op die produksiebuis voorkom (soos gesien in die gun king geval) en in die inspuitbuis ('n verbygaande koppelvlak is geïdentifiseer in die vakuum geval) is daar 'n risiko dat hierdie neerslae saam met die vloei en in die inspuitklep en verder in die put.Die inspuitklep is dikwels ontwerp met 'n filter stroomop van die inspuitpunt,dit is 'n uitdaging,soos in die geval van neerslag kan hierdie filter verstop wees wat veroorsaak dat die klep misluk.
Die waarnemings en voorlopige gevolgtrekkings uit die lesse wat geleer is, het gelei tot 'n uitgebreide laboratoriumstudie oor die verskynsels.Die oorhoofse doelwit was om nuwe kwalifikasiemetodes te ontwikkel om soortgelyke probleme in die toekoms te vermy.In hierdie studie is verskeie toetse uitgevoer en verskeie laboratoriummetodes is ontwerp (ontwikkel in volgorde) om chemikalieë met betrekking tot die geïdentifiseerde uitdagings te ondersoek.
● Filterblokkasies en produkstabiliteit in geslote stelsels.
● Die effek van gedeeltelike oplosmiddelverlies op die korrosiwiteit van die chemikalieë.
● Die effek van gedeeltelike oplosmiddelverlies binne 'n kapillêre op die vorming van vaste stowwe of viskeuse proppe.
Tydens die toetse van die laboratoriummetodes is verskeie potensiële probleme geïdentifiseer
● Herhaalde filterblokkasies en swak stabiliteit.
● Vorming van vaste stowwe na gedeeltelike verdamping vanaf 'n kapillêre
● PH-veranderinge as gevolg van oplosmiddelverlies.
Die aard van die toetse wat uitgevoer is, het ook bykomende inligting en kennis verskaf wat verband hou met veranderinge in die fisiese eienskappe van chemikalieë binne kapillêre wanneer dit aan sekere toestande onderwerp word.,en hoe dit verskil van grootmaatoplossings wat aan soortgelyke toestande onderwerp is.Die toetswerk het ook aansienlike verskille tussen die grootmaatvloeistof geïdentifiseer，dampfases en oorblywende vloeistowwe wat kan lei tot óf verhoogde potensiaal vir neerslag en/of verhoogde korrosiwiteit.
Die toetsprosedure vir korrosiwiteit van die skaal-inhibeerders is ontwikkel en ingesluit in die beheerdokumentasie.Vir elke toediening moes uitgebreide korrosiwiteitstoetsing uitgevoer word voordat inspuiting van skaalinhibeerder geïmplementeer kan word.Gun king-toetse van die chemiese middel in die inspuitlyn is ook uitgevoer.
Voor die begin van die kwalifikasie van 'n chemikalie is dit belangrik om 'n omvang van werk te skep wat die uitdagings en die doel van die chemikalie beskryf.In die beginfase is dit belangrik om die hoofuitdagings te identifiseer om die tipe chemikalie(ke) te kan kies wat die probleem sal oplos.’n Opsomming van die belangrikste aanvaardingskriteria kan in Tabel 2 gevind word.
Kwalifikasie van chemikalieë
Kwalifikasie van chemikalieë bestaan uit beide toetsing en teoretiese evaluerings vir elke toepassing.Tegniese spesifikasies en toetskriteria moet gedefinieer en vasgestel word，byvoorbeeld binne HSE,materiaalversoenbaarheid,produkstabiliteit en produkkwaliteit (deeltjies).Verder,die vriespunt,viskositeit en verenigbaarheid met ander chemikalieë,hidraat inhibeerder,formasiewater en die geproduseerde vloeistof moet bepaal word.'n Vereenvoudigde lys van toetsmetodes wat vir die kwalifikasie van chemikalieë gebruik kan word, word in Tabel 2 gegee.
Deurlopende fokus op en monitering van die tegniese doeltreffendheid,dosisse en HSE-feite is belangrik.Die vereistes van 'n produk kan 'n veld- of 'n prosesaanleg se leeftyd verander；wissel met produksietempo's sowel as vloeistofsamestelling.Opvolgaktiwiteit met evaluering van prestasie,optimering en/of toetsing van nuwe chemikalieë moet gereeld gedoen word om die optimale behandelingsprogram te verseker.
Afhangende van die oliekwaliteit,waterproduksie en tegniese uitdagings by die buitelandse produksieaanleg,die gebruik van produksiechemikalieë dalk nodig om uitvoergehalte te bereik,regulatoriese vereistes,en om die buitelandse installasie op 'n veilige wyse te bedryf.Alle velde het verskillende uitdagings, en die produksiechemikalieë wat benodig word, sal van veld tot veld en oortyd verskil.
Dit is belangrik om te fokus op tegniese doeltreffendheid van produksiechemikalieë in 'n kwalifikasieprogram,maar dit is ook baie belangrik om op die eienskappe van die chemikalie te fokus,soos stabiliteit,produk kwaliteit en verenigbaarheid.Verenigbaarheid in hierdie omgewing beteken verenigbaarheid met die vloeistowwe,materiaal en ander produksiechemikalieë.Dit kan 'n uitdaging wees.Dit is nie wenslik om 'n chemikalie te gebruik om 'n probleem op te los om later te ontdek dat die chemikalie bydra tot of nuwe uitdagings skep nie.Dit is dalk die eienskappe van die chemikalie en nie die tegniese uitdaging nie wat die grootste uitdaging is.
Spesiale vereistes
Spesiale vereistes vir filtrasie van gelewerde produkte moet vir die ondersese stelsel en vir deurlopende inspuiting in die gat toegepas word.Sitte en filters in die chemiese inspuitingstelsel moet voorsien word gebaseer op die spesifikasie op die stroomaf toerusting vanaf die bokant-inspuitingstelsel,pompe en inspuitkleppe,na die boorgat-inspuitkleppe.Waar boorgat deurlopende inspuiting van chemikalieë toegepas word, moet die spesifikasie in die chemiese inspuitingstelsel gebaseer wees op die spesifikasie met die hoogste kritiekheid.Dit is dalk die filter by die inspuitklep in die gat.
Inspuitingsuitdagings
Die inspuitingstelsel kan 3-50 km afstand van naelstring ondersese vloeilyn impliseer en 1-3 km af in die put.Fisiese eienskappe soos viskositeit en die vermoë om die chemikalieë te pomp is belangrik.As die viskositeit by seebodemtemperatuur te hoog is, kan dit 'n uitdaging wees om die chemikalie deur die chemiese inspuitlyn in die ondersese naelstring en na die ondersese inspuitpunt of in die put te pomp.Die viskositeit moet volgens stelselspesifikasie wees by verwagte bergings- of operasionele temperatuur.Dit moet in elke geval geëvalueer word,en sal stelselafhanklik wees.As tabel is chemiese inspuittempo 'n faktor tot sukses in chemiese inspuiting.Om die risiko te verminder om die chemiese inspuitlyn toe te stop，die chemikalieë in hierdie stelsel moet hidraat geïnhibeer word (indien potensiaal vir hidrate).Verenigbaarheid met vloeistowwe teenwoordig in die sisteem (preserveringsvloeistof) en die hidraatinhibeerder moet uitgevoer word.Stabiliteitstoetse van die chemikalie by werklike temperature (laagste moontlike omgewingstemperatuur,omgewingstemperatuur,ondersese temperatuur,inspuitingstemperatuur) moet geslaag word.
'n Program om die chemiese inspuitlyne teen gegewe frekwensie te was, moet ook oorweeg word.Dit kan 'n voorkomende effek hê om die chemiese inspuitlyn gereeld met oplosmiddel te spoel，glikol of skoonmaakmiddel om moontlike neerslae te verwyder voordat dit opgehoop word en kan die toestop van die lyn veroorsaak.Die gekose chemiese oplossing van spoelvloeistof moet weesversoenbaar is met die chemiese middel in die inspuitlyn.
In sommige gevalle word die chemiese inspuitingslyn vir verskeie chemiese toepassings gebruik, gebaseer op verskillende uitdagings oor 'n veldleeftyd en vloeistoftoestande.In die aanvanklike produksiefase voor waterdeurbraak kan die hoofuitdagings anders wees as dié in die laat leeftyd wat dikwels verband hou met verhoogde waterproduksie.Om te verander van nie-waterige oplosmiddelgebaseerde inhibeerder soos asfalt ene inhibeerder na watergebaseerde chemikalieë soos skaal inhibeerder kan uitdagings met verenigbaarheid gee.Dit is dus belangrik om te fokus op verenigbaarheid en kwalifikasie en gebruike van spasieerders wanneer beplan word om chemikalie in die chemiese inspuitlyn te verander.
Materiaal
Met betrekking tot materiaalversoenbaarheid,alle chemikalieë moet versoenbaar wees met seëls,elastomere，pakkings en konstruksiemateriaal wat in die chemiese inspuitingstelsel en die produksieaanleg gebruik word.Toetsprosedure vir die korrosiwiteit van chemikalieë (bv. suurdoop inhibeerder) vir deurlopende inspuiting in die gat moet ontwikkel word.Vir elke toediening moet uitgebreide korrosiwiteitstoetsing gedoen word voordat inspuiting van chemikalieë geïmplementeer kan word.
Bespreking
Die voor- en nadele van voortdurende inspuiting van chemiese middels in die boorgat moet geëvalueer word.Deurlopende inspuiting van skaalinhibeerder om die DHS te beskerm. Vor die produksiebuis is 'n elegante metode om die put teen skaal te beskerm.Soos in hierdie vraestel genoem, is daar verskeie uitdagings met voortdurende boorgat chemiese inspuiting,om die risiko te verminder, is dit egter belangrik om die verskynsels wat met die oplossing verband hou, te verstaan.
Een manier om die risiko te verminder, is om op toetsmetode-ontwikkeling te fokus.In vergelyking met bokant of ondersese chemiese inspuiting is daar verskillende en meer ernstige toestande onder in die put.Die kwalifikasieprosedure vir chemikalieë vir deurlopende inspuiting van chemikalieë in die gat moet hierdie veranderinge in toestande in ag neem.Die kwalifikasie van die chemikalieë moet gemaak word volgens die materiaal waarmee die chemikalieë in aanraking kan kom.Die vereistes vir versoenbaarheidskwalifikasie en -toetsing by toestande wat so na as moontlik die verskillende boorput-lewensiklustoestande herhaal waaronder hierdie stelsels sal werk, moet opgedateer en geïmplementeer word.Die toetsmetode-ontwikkeling moet verder ontwikkel word tot meer realistiese en verteenwoordigende toetse.
Daarby,die interaksie tussen die chemikalieë en die toerusting is noodsaaklik vir sukses.Ontwikkeling van die inspuit-chemiese kleppe moet die chemiese eienskappe en die ligging van die inspuitklep in die put in ag neem.Dit moet oorweeg word om werklike inspuitkleppe as deel van die toetstoerusting in te sluit en om prestasietoetsing van die skaalinhibeerder en klepontwerp as deel van die kwalifikasieprogram uit te voer.Om skaalinhibeerders te kwalifiseer,die hooffokus was vroeër op die prosesuitdagings en skaalinhibisie,maar goeie skaalinhibisie hang af van stabiele en deurlopende inspuiting.Sonder stabiele en deurlopende inspuiting sal die potensiaal vir skaal vermeerder.As die skaal-inhibeerder-inspuitingsklep verniel is en daar is geen skaal-inhibeerder-inspuiting in die vloeistofstroom nie,die put en veiligheidskleppe word nie teen skaal beskerm nie en dus kan veilige produksie in gevaar gestel word.Die kwalifikasieprosedure moet sorg vir die uitdagings wat verband hou met die inspuiting van die dopluis inhibeerder bykomend tot die proses uitdagings en die doeltreffendheid van die gekwalifiseerde skaal inhibeerder.
Die nuwe benadering behels verskeie dissiplines en samewerking tussen die dissiplines en onderskeie verantwoordelikhede moet uitgeklaar word.In hierdie aansoek die bokant proses stelsel,ondersese sjablone en putontwerp en voltooiings is betrokke.Multi-dissipline netwerke wat fokus op die ontwikkeling van robuuste oplossings vir chemiese inspuitingstelsels is belangrik en dalk die pad na sukses.Kommunikasie tussen die verskillende dissiplines is krities;veral noue kommunikasie tussen die chemici wat beheer het oor die chemikalieë wat toegedien word en die putingenieurs wat beheer het oor die toerusting wat in die put gebruik word, is belangrik.Om die verskillende dissiplines se uitdagings te verstaan en om by mekaar te leer is noodsaaklik om die kompleksiteit van die hele proses te verstaan.
Afsluiting
● Deurlopende inspuiting van skaalinhibeerder om die DHS te beskerm Vor die produksiebuis is 'n elegante metode om die put te beskerm teen skaal
● Om die geïdentifiseerde uitdagings op te los,volgende aanbevelings is:
● 'n Toegewyde DHCI-kwalifikasieprosedure moet uitgevoer word.
● Kwalifikasiemetode vir chemiese inspuitkleppe
● Toets- en kwalifikasiemetodes vir chemiese funksionaliteit
● Metode-ontwikkeling
● Relevante materiaaltoetsing
● Die multi-dissiplinêre interaksie waar kommunikasie tussen die verskeie betrokke dissiplines deurslaggewend is vir sukses.
Erkennings
Die skrywer wil Statoil AS A bedank vir die toestemming om hierdie werk te publiseer en Baker Hughes en Schlumberger vir die gebruik van die beeld in Fig.2.
Nomenklatuur
(Ba/Sr)SO4=barium/strontiumsulfaat
CaCO3 = kalsiumkarbonaat
DHCI = boorgat chemiese inspuiting
DHSV = boorgat veiligheidsklep
bv=byvoorbeeld
GOR=gasolieverhouding
HSE=gesondheidsveiligheidsomgewing
HPHT=hoëdruk hoë temperatuur
ID = binnedeursnee
ie=dit is
km = kilometers
mm = millimeter
MEG=mono-etileenglikol
mMD=meter gemete diepte
OD = buite deursnee
SI = skaal inhibeerder
mTV D=meter totale vertikale diepte
U-buis=U-vormige buis
VPD = dampdruk depressant
Figuur 1. Oorsig van die ondersese en boorgat chemiese inspuitingstelsels in atipiese veld.Skets van chemiese inspuiting stroomop DHSV en die verwante verwagte uitdagings.DHS V=ondergatveiligheidsklep, PWV=prosesvleuelklep en PM V=prosesmeesterklep.
Figuur 2. Skets van atipiese ondergat chemiese inspuitingstelsel met die deur en klep.Die stelsel word aan die oppervlakspruitstuk gekoppel, deurgevoer en aan die buishanger aan die ringvormige kant van die buis gekoppel.Die chemiese inspuitingdoorn word tradisioneel diep in die put geplaas met die doel om chemiese beskerming te gee.
Figuur 3. Tipiese putversperring skematiese,waar die blou kleur die primêre putversperringomhulsel voorstel;in hierdie geval die produksiebuis.Die rooi kleur verteenwoordig die sekondêre versperringomhulsel;die omhulsel.Aan die linkerkant is die chemiese inspuiting aangedui, swartlyn met inspuitpunt na die produksiebuis in die area wat rooi gemerk is (sekondêre versperring).
Figuur 4. Ontpitte gat gevind in die boonste gedeelte van die 3/8” inspuitlyn.Die area word getoon in die skets van atipiese putversperring skematiese, gemerk met oranje ellips.
Figuur 5. Erge korrosie-aanval op die 7” 3% Chrome-buis.Die figuur toon die korrosie-aanval nadat skaal-inhibeerder vanaf die ontpitte chemiese inspuitlyn op die produksiebuis gespuit is.
Figuur 6. Puin gevind in die chemiese inspuitklep.Die rommel in hierdie geval was metaalskaafsels, waarskynlik van die installasieproses, benewens 'n paar witterige rommel.Ondersoek van die wit puin was polimere met soortgelyke chemie as die chemikalie wat ingespuit is
Postyd: 27-Apr-2022