Downhole Chemical Injection Lines-Perchè fallenu?Esperienze, sfide è applicazione di novi metudi di prova
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Astrattu
Statoil opera in parechji campi induve l'iniezione continua di l'inhibitore di scala hè applicata.L'ughjettu hè di prutege u tubu superiore è a valvula di salvezza da (Ba / Sr) SO4orCaCO;scala, in i casi induve a spremitura di scala pò esse difficiuli è costosi per fà nantu à una basa regulare, per esempiu, ligame di campi sottomarini.
L'iniezione cuntinuu di l'inhibitore di scala downhole hè una suluzione tecnicamente appruvata per prutege i tubi superiori è a valvula di salvezza in pozzi chì anu un potenziale di scala sopra u packer di pruduzzione;soprattuttu in i pozzi chì ùn anu micca bisognu à esse spressu nantu à una basa regulare per via di u putenziale di scaling in l'area vicinu à u pozzu.
U cuncepimentu, u funziunamentu è u mantenimentu di e linee di iniezione chimica dumandanu un focus extra à a selezzione di materiale, a qualificazione chimica è u monitoraghju.A pressione, a temperatura, i regimi di flussu è a geometria di u sistema ponu intruduce sfide à u funziunamentu sicuru.I sfidi sò stati identificati in e linee d'iniezione di parechji chilometri da u stabilimentu di produzzione à u mudellu sottumarinu è in e valvole d'iniezione in i pozzi.
L'esperienze di u campu chì mostranu a cumplessità di i sistemi di iniezione cuntinuu di u pozzu in quantu à i prublemi di precipitazione è di corrosione sò discututi.Studi di labburatoriu è applicazione di novi metudi per a qualificazione chimica rapprisentata.I bisogni di l'azzioni multidisciplinarii sò indirizzati.
Introduzione
Statoil opera in parechji campi induve hè stata applicata l'iniezione continua di sustanzi chimichi.Questu implica principalmente l'iniezione di l'inhibitore di scala (SI) induve l'ughjettu hè di prutezzione di i tubi superiori è a valvola di sicurezza di u fondu (DHSV) da (Ba / Sr) SO4orCaCO;scala.In certi casi, l'emulsione breaker hè injected downhole per inizià u prucessu di separazione u più prufonda in u pozzu pussibule à una temperatura relativamente alta.
L'iniezione cuntinuu di l'inhibitore di scala downhole hè una soluzione tecnicamente appruvata per prutege a parte superiore di i pozzi chì anu un potenziale di scala sopra à u packer di pruduzzione.L'iniezione cuntinuu pò esse cunsigliata soprattuttu in pozzi chì ùn anu micca bisognu à esse spressu per via di u putenziale di scaling bassu in u pozzu vicinu;o in i casi induve a spremitura di scala pò esse difficiule è costosa per fà nantu à una basa regulare, per esempiu, ligame di campi sottomarini.
Statoil hà una sperienza allargata nantu à l'iniezione chimica cuntinuu à i sistemi topside è mudelli sottumarini, ma a nova sfida hè di piglià u puntu di iniezione più profonda in u pozzu.U disignu, u funziunamentu è u mantenimentu di e linee di iniezione chimica esige un focus extra nantu à parechji temi;cum'è a selezzione di materiale, a qualificazione chimica è u monitoraghju.A pressione, a temperatura, i regimi di flussu è a geometria di u sistema ponu intruduce sfide à u funziunamentu sicuru.Sfide in lunghe (parechji chilometri) linee d'iniezione da u stabilimentu di pruduzzione à u mudellu sottumarinu è in e valve d'injection down in i pozzi sò stati identificati;Fig.1.Certi di i sistemi di iniezione anu travagliatu secondu u pianu, mentri àutri anu fallutu per diverse ragioni.Diversi novi sviluppi di u campu sò pianificati per l'iniezione chimica di fondu (DHCI);però;in certi casi, l'equipaggiu ùn hè micca statu cumplettamente qualificatu.
L'applicazione di DHCI hè un compitu cumplessu.Implica u cumpletu è i disinni bè, a chimica bè, u sistema di u topside è u sistema di dosa chimica di u prucessu di u topside.U chimicu serà pompatu da a cima per via di a linea di iniezione chimica à l'equipaggiu di cumpletamentu è in u pozzu.Dunque, in a pianificazione è l'esekzione di stu tipu di prughjettu, a cooperazione trà parechje discipline hè cruciale.Diverse considerazioni anu da esse valutate è una bona cumunicazione durante u disignu hè impurtante.Ingegneri di processu, ingegneri sottumarini è ingegneri di cumpleta sò implicati, chì trattanu i temi di a chimica di pozzi, a selezzione di materiale, l'assicuranza di flussu è a gestione chimica di a produzzione.I sfidi ponu esse rè di pistola chimica o stabilità di a temperatura, currusioni è in certi casi un effettu vacuum per via di l'effetti di pressione lucali è flussu in a linea di iniezione chimica.In più di questi, e cundizioni cum'è l'alta pressione, a temperatura alta, u gasu altu, u potenziale di scala,longa distanza umbilicale è prufonda injection point in u pozzu, dà differente sfide tecnicu è esigenze à u chimicu injected è à a valve injection.
Una panoramica di i sistemi DHCI installati in l'operazioni di Statoil mostra chì l'esperienza ùn hè micca sempre successu Table 1. In ogni casu, a pianificazione per a migliione di u disignu di l'iniezione, a qualificazione chimica, l'operazione è u mantenimentu hè stata fatta.I sfidi varienu da u campu à u campu, è u prublema ùn hè micca necessariamente chì a valvula di iniezione chimica ùn hè micca travagliatu.
In l'ultimi anni sò state sperimentate parechje sfide in quantu à e linee di iniezione chimica in fondu.In questu documentu alcuni esempi sò datu da queste esperienze.U documentu discute e sfide è e misure pigliate per risolve i prublemi ligati à e linee DHCI.Dui casi storici sò datu;unu nantu à a corrosione è unu nantu à u rè di pistola chimica.L'esperienze di u campu chì mostranu a cumplessità di i sistemi di iniezione cuntinuu di u pozzu in quantu à i prublemi di precipitazione è di corrosione sò discututi.
Studi di laboratoriu è l'applicazione di novi metudi per a qualificazione chimica sò ancu cunsiderati;cumu pompà a chimica, u potenziale di scala è a prevenzione, l'appiecazione cumplessa di l'equipaggiu è cumu a chimica affetterà u sistema di u topside quandu a chimica hè prodotta in daretu.I criteri di accettazione per l'applicazione chimica implicanu prublemi ambientali, efficienza, capacità di almacenamento superiore, velocità di pompa, se a pompa esistente pò esse usata, ecc. I cunsiglii tecnichi devenu esse basati nantu à a cumpatibilità di fluidi è chimichi, rilevazione di residuali, cumpatibilità di materiale, design umbilicale sottumarinu, sistema di dosa chimica. è materiali in u circondu di sti linii.U chimicu pò esse bisognu di l'idratazione inibita per prevene u colpu di a linea di iniezione da l'invasione di gasu è a chimica ùn deve micca congelate durante u trasportu è u almacenamentu.In e linee guida internu esistenti ci hè una lista di verificazione di quali chimichi ponu esse applicati in ogni puntu di u sistema E proprietà fisiche cum'è a viscosità sò impurtanti.U sistema di iniezione pò implicà una distanza di 3-50 km di linea di flussu submarinu umbilicale è 1-3 km in u pozzu.Dunque, a stabilità di a temperatura hè ancu impurtante.Evaluazione di l'effetti in aval, per esempiu in raffineria, pò ancu esse cunsideratu.
Sistemi di iniezione chimica di u fondu
Beneficiu di costu
Iniezione cuntinuu di inibitore di scala downhole per prutege u DHS Vor u tubu di pruduzzione forse costu efficace paragunatu à squeezing the well with scale inhibitor.Questa applicazione riduce u potenziale di dannu di furmazione cumparatu cù i trattamenti di spremitura di scala, riduce u potenziale per i prublemi di prucessu dopu à una scala squeezes è dà a pussibilità di cuntrullà a rata di iniezione chimica da u sistema di iniezione superiore.U sistema di iniezione pò ancu esse usatu per injectà altre chimiche continuamente in u fondu è pò riduce cusì altre sfide chì ponu accade più in a valle di a pianta di prucessu.
Un studiu cumpletu hè statu realizatu chì sviluppa una strategia di scala di u fondu di l'Oseberg S o campu.A maiò preoccupazione di scala era CaCO;scaling in u tubu superiore è pussibule fallimentu DHSV.L'Oseberg S o considerazioni di strategia di gestione di scala cuncludi chì in un periudu di trè anni, DHCI era a suluzione più efficiente in u costu in i pozzi induve e linee di iniezione chimica funzionavanu.L'elementu principale di u costu in quantu à a tecnica competitiva di squeeze scale era l'oliu differitu piuttostu cà u costu chimicu / operativu.Per l'applicazione di l'inhibitore di scala in l'elevatore di gas, u fattore maiò nantu à u costu chimicu era l'elevata rata di elevazione di gas chì porta à una alta cuncentrazione di SI, postu chì a cuncentrazione duvia esse equilibrata cù a tarifa di l'elevazione di gas per evità u rè di pistola chimica.Per i dui pozzi nantu à Oseberg S o chì avianu boni funziunamentu di e linee DHC I, sta opzione hè stata scelta per prutege i DHS V contra CaCO;scaling.
Sistema d'iniezione cuntinuu è valvule
Soluzioni di cumpleta esistenti chì utilizanu sistemi di iniezione chimica cuntinuu facenu sfide per impediscenu l'otturazione di e linee capillari.Tipicamente, u sistema d'iniezione hè custituitu da una linea capillare, 1/4 "o 3/8" di diametru esternu (OD), cunnessu à un manifold di superficia, alimentatu è cunnessu à u colpu di tubu nantu à u latu anulare di u tubu.A linea capillare hè attaccata à u diametru esternu di u tubu di pruduzzione da clamps di collar di tubi speciali è corre nantu à l'esternu di u tubu finu à u mandrinu di iniezione chimica.U mandrinu hè tradizionalmente piazzatu up-stream di u DHS V o più in fondu in u pozzu cù l'intenzione di dà à a chimica injected un tempu di dispersione abbastanza è di mette a chimica induve si trovanu e sfide.
À a vàlvula di iniezione chimica, Fig.2, un cartucciu chjucu di circa 1,5 "di diametru cuntene i vàlvule di cuntrollu chì impediscenu chì i fluidi di u pozzu entre in a linea capillare.Hè solu una piccula poppet cavalcata nantu à una primavera.A forza di primavera stabilisce è predice a pressione necessaria per apre u poppet da u sediu di sigillatura.Quandu u chimicu principia à flussu, u poppet hè alzatu da u so sediu è apre a valvula di cuntrollu.
Hè necessariu d'avè installate duie valve di cuntrollu.Una valvula hè a barriera primaria chì impedisce à i fluidi di u pozzu di entre in a linea capillare.Questu hà una pressione d'apertura relativamente bassa (2-15bars). Se a pressione idrostatica in a linea capillare hè menu di a pressione di u pozzu, i fluidi di u pozzu pruvaranu à entre in a linea capillare.L'altra valvola di cuntrollu hà una pressione di apertura atipica di 130-250 bar è hè cunnisciuta cum'è u sistema di prevenzione di u tubu U.Questa valvula impedisce à a chimica in a linea capillare di scorri liberamente in u pozzu se a pressione idrostatica in a linea capillare hè più grande di a pressione di u pozzu in u puntu di iniezione chimica in u tubu di produzzione.
In più di e duie valvule di ritegnu, ci hè normalment un filtru in-linea, u scopu di questu hè di assicurà chì nisun detritu di qualsiasi tipu puderia mette in periculu a capacità di sigillatura di i sistemi di vàlvule di ritegnu.
E dimensioni di e vàlvule di cuntrollu descritti sò piuttostu chjuche, è a pulizia di u fluidu injected hè essenziale per a so funziunalità operativa.Hè cresce chì i detriti in u sistema ponu esse lavati da l'aumentu di u flussu à l'internu di a linea di capillari, per chì e vàlvule di verificazione si aprenu volutamente.
Quandu a vàlvula di cuntrollu si apre, a pressione di flussu diminuisce rapidamente è si propaga nantu à a linea capillare finu à chì a pressione aumenta di novu.A vàlvula di cuntrollu si chjuderà finu à chì u flussu di sustanzi chimichi crea una pressione abbastanza per apre a valvola;u risultatu hè l'oscillazioni di pressione in u sistema di valvula di cuntrollu.A più alta pressione di apertura di u sistema di vàlvula di cuntrollu hà, u menu spaziu di flussu hè stabilitu quandu a vàlvula di cuntrollu si apre è u sistema prova di ottene e cundizioni di equilibriu.
I valvuli di iniezione chimica anu una pressione di apertura relativamente bassa;è si deve a prissioni tubing à u puntu inlet chimicu divintatu menu cà a summa di prissioni hydrostatic di sustanzi chimichi dintra la linia capillary plus la prissioni di apertura valve check, vicinu à u vacuum o vacuum vi accadirà in a parti suprana di u capillary line.Quandu l'iniezione di chimica si ferma o u flussu di chimica hè bassu, vicinu à e cundizioni di vacuum accumincianu à accade in a sezione superiore di a linea capillare.
U nivellu di vacuum dipende da a pressione di u pozzu, a gravità specifica di a mistura chimica injectata aduprata in a linea capillare, a pressione di apertura di a valvula di cuntrollu in u puntu di iniezione è u flussu di a chimica in a linea capillare.E cundizioni di u pozzu varieranu annantu à a vita di u campu è u potenziale per u vacuum varierà ancu à l'ora.Hè impurtante per esse cuscenti di sta situazione per piglià a cunsiderà curretta è a precauzione prima di e sfide previste.
Inseme cù i tassi di iniezione bassu, tipicamente i solventi utilizati in questi tipi d'applicazioni si evaporanu causendu effetti chì ùn sò micca stati completamente esplorati.Questi effetti sò gun king o precipitazione di solidi, per esempiu polimeri, quandu u solvente hè evaporating.
In più, e cellule galvaniche ponu esse furmate in a fase di transizione trà a superficia fluida di a chimica è a fase di gas quasi vacuum riempita sopra.Questu pò purtà à a corrosione di pitting lucale in a linea capillare per via di l'aggressività aumentata di a chimica in queste cundizioni.Fiocchi o cristalli di sali furmati cum'è una filmu in a linea capillare cum'è u so internu si secca puderia ingurgità o tappa a linea capillare.
Eppo filusufìa di barriera
Quandu cuncepisce soluzioni robuste di pozzu, Statoil richiede chì a sicurità di u pozzu sia in ogni momentu durante u ciclu di vita di u pozzu.Cusì, Statoil richiede chì ci sò duie barriere di pozzi indipendenti intacte.Fig. 3 mostra schematic atypical well barrier, induve u culore turchinu rapprisenta l'envelope di barriera primariu bè;in stu casu, i tubi di pruduzzione.U culore rossu rapprisenta l'envelope di barriera secundaria;u carcassa.In u latu lefthand in u sketch, l'iniezione chimica hè indicata cum'è una linea nera cù un puntu di iniezione à u tubu di produzzione in l'area marcata in rossu (barriera secundaria).Intruducendu sistemi di iniezione chimica in u pozzu, sia i barrieri primari è secundarii di u pozzu sò in periculu.
Storia di u casu nantu à a corrosione
Sequenza di l'avvenimenti
L'iniezione chimica in fondu di l'inhibitore di scala hè stata applicata in un giacimentu petroliferu operatu da Statoil nantu à a piattaforma cuntinentale norvegese.In questu casu, l'inhibitore di scala applicatu era statu inizialmente qualificatu per l'applicazione in cima è sottumarina.Recompletion of the well was followed by a stallazione di DHCIpointat2446mMD, Fig.3.L'iniezione di u fondu di l'inhibitore di a scala superiore hè stata iniziata senza più teste di a chimica.
Dopu un annu di funziunamentu, fughe in u sistema di iniezione chimica sò state osservate è l'investigazioni cuminciaru.A fuga hà avutu un effettu preghjudiziu nantu à e barriere di pozzu.Avvenimenti simili sò accaduti per parechji pozzi è alcuni di elli anu da esse chjusi mentre l'inchiesta era in corso.
U tubu di pruduzzione hè statu tiratu è studiatu in dettu.L'attaccu di corrosione era limitatu à un latu di u tubu, è certi giunti di tubi eranu cusì corrosi chì ci era veramente buchi attraversu.Circa 8,5 mm di spessore 3% di l'acciaio di cromo s'era disintegratu in menu di 8 mesi.A currusione principale era accaduta in a sezione superiore di u pozzu, da a testa di pozzu finu à circa 380 m MD, è i peggiori giunti di tubi corrosi sò stati trovati à circa 350 m MD.Sottu à sta prufundità hè stata osservata pocu o nimu di corrosione, ma assai debris sò stati truvati nantu à i tubi OD.
U casing 9-5/8 '' hè statu ancu tagliatu è tiratu è effetti simili sò stati osservati;cù currusioni in a seccion suprana di u pozzu solu da un latu.A fuga indotta hè stata causata da a splutazioni di a sezione debilitata di a carcassa.
U materiale di a linea di iniezione chimica era Alloy 825.
Qualificazione chimica
Pruprietà chimica è teste di corrosione sò enfasi impurtanti in a qualificazione di l'inhibitori di scala è l'inhibitore di scala attuale hè statu qualificatu è utilizatu in l'applicazioni superiore è sottumarine per parechji anni.U mutivu di applicà u fondu chimicu attuale hè stata migliurata e proprietà ambientali rimpiazzendu a chimica esistente in u fondu. Tuttavia, l'inhibitore di scala era statu utilizatu solu à a temperatura ambientale superiore è di u fondu marinu (4-20 ℃).Quandu hè injected in u pozzu, a temperatura di u chimicu puderia esse più altu di 90 ℃, ma ùn hè statu fattu più teste à questa temperatura.
I testi di corrosività iniziali sò stati realizati da u fornitore chimicu è i risultati anu dimustratu 2-4 mm / annu per l'azzaru di carbone à alta temperatura.Duranti sta fase, ci hè statu un minimu implicazione di a cumpetenza tecnica materiale di l'operatore.I novi testi sò stati dopu realizati da l'operatore chì mostranu chì l'inhibitore di scala era altamente corrosivu per i materiali in i tubi di pruduzzione è a carcassa di pruduzzione, cù tassi di corrosione chì superanu 70 mm / annu.U materiale di linea di iniezione chimica Alloy 825 ùn era micca statu pruvatu contru l'inhibitore di scala prima di l'iniezione.A temperatura di u pozzu pò ghjunghje à 90 ℃ è e teste adatte anu da esse realizatu in queste cundizioni.
L'investigazione hà ancu revelatu chì l'inhibitore di scala cum'è suluzione cuncentrata avia infurmatu pH <3.0.Tuttavia, u pH ùn hè statu misuratu.In seguitu, u pH misuratu mostrava un valore assai bassu di pH 0-1.Questu illustra a necessità di misure è considerazioni materiali in più di i valori di pH dati.
Interpretazione di i risultati
A linea di iniezione (Fig.3) hè custruita per dà a pressione idrostatica di l'inhibitore di scala chì supera a pressione in bè à u puntu di iniezione.L'inibitore hè injectatu à una pressione più altu ch'è esiste in u pozzu.Questu risultatu in un effettu di u tubu in u chjusu di u pozzu.A valvula serà sempre aperta cù una pressione più altu in a linea di iniezione chè in u pozzu.Vacuum o evaporazione in a linea di iniezione pò dunque accade.A rata di corrosione è u risicu di pitting hè più grande in a zona di transizione gas / liquidu per via di l'evaporazione di u solvente.I esperimenti di laboratoriu realizati nantu à i cuponi cunfirmanu sta tiuria.In i pozzi induve a fuga hè stata sperimentata, tutti i buchi in i linii di iniezione sò stati situati in a parti suprana di a linea di iniezione chimica.
Fig. 4 mostra a fotografia di a linea DHC I cù una corrosione di pitting significativa.A corrosione vista nantu à u tubu di produzzione esterno indicò una esposizione lucale di l'inibitore di scala da u puntu di fuga di pitting.A fuga hè stata causata da a corrosione di pitting da una chimica altamente corrosiva è a fuga attraversu a linea di iniezione chimica in a carcassa di produzzione.L'inhibitore di scala hè stata spruzzata da a linea di capillari pitted nantu à a carcassa è i tubi è si sò accaduti perdite.Ogni cunsiquenza secundaria di perdite in a linea di iniezione ùn era micca stata cunsiderata.Hè statu cunclusu chì a curruzzione di casing-and tubing era u risultatu di l'inhibitori di scala cuncentrati pricatu da a linea capillary pitted nantu à u casing è tubing, Fig.5.
In questu casu, ci era stata una mancanza di implicazione di ingegneri di cumpetenza materiale.A corrosività di a chimica nantu à a linea DHCI ùn era micca stata pruvata è l'effetti secundarii per via di a fuga ùn sò micca stati evaluati;cum'è se i materiali circundanti puderanu tollerà l'esposizione chimica.
Storia di u casu di u rè di a pistola chimica
Sequenza di l'avvenimenti
A strategia di prevenzione di scala per un campu di HP HT era l'iniezione continua di l'inibitore di scala a monte di a valvola di sicurezza di u fondu.Un severu potenziale di scaling carbonate di calcium hè statu identificatu in u pozzu.Unu di i sfidi era l'alta temperatura è l'alti tassi di produzzione di gas è condensati cumminati cù un tassu di produzzione d'acqua bassa.A preoccupazione da injecting inibitore scala era chì u disolvente saria spogliatu da u tassu altu pruduzzione di gas è pistola rè di u chimicu avissi accadutu à u puntu injection upstream di a valvula di salvezza in u pozzu, Fig.1.
Durante a qualificazione di l'inhibitore di scala, l'enfasi era nantu à l'efficienza di u pruduttu à e cundizioni HP HT, cumpresu u cumpurtamentu in u sistema di prucessu superiore (bassa temperatura).A precipitazione di l'inhibitore di scala stessu in u tubu di produzzione per via di l'alta tarifa di gas era a preoccupazione principale.I testi di laboratoriu anu dimustratu chì l'inhibitore di scala puderia precipitare è aderisce à u muru di u tubu.U funziunamentu di a vàlvula di sicurezza puderia dunque batte u risicu.
L'Esperienza hà dimustratu chì dopu à uni pochi di settimane di funziunamentu, a linea chimica fughjia.Hè statu pussibule di monitorà a pressione di u pozzu à u calibre di superficia installatu in a linea capillare.A linea hè stata isolata per ottene integrità bè.
A linea di iniezione chimica hè stata tirata fora di u pozzu, aperta è inspeccionata per diagnosticà u prublema è truvà pussibuli ragiuni di fallimentu.Comu pò esse vistu in Fig.6, quantità significativu di precipitate hè statu trovu è analisi chimicu dimustratu chì qualchi di stu era l 'inhibitore scala.U precipitatu era situatu à u segellu è u poppet è a vàlvula ùn puderanu micca esse operatu.
U fallimentu di a valvula hè stata causata da i detriti à l'internu di u sistema di valvula chì impediscenu chì i valvuli di cuntrollu manghjanu nantu à u sediu di metallo à metallo.I detriti sò stati esaminati è i particeddi principali pruvati à esse frasi di metallu, prubabilmente pruduciutu durante u prucessu di stallazione di a linea capillare.Inoltre, alcuni detriti bianchi sò stati identificati nantu à e duie valvule di cuntrollu, soprattuttu à a parte posteriore di e valvole.Questu hè u latu di bassa pressione, vale à dì chì u latu hè sempre in cuntattu cù i fluidi di u pozzu.Inizialmente, questu era cridutu per esse detriti da u pozzu di pruduzzione postu chì e valvole sò state bloccate aperte è esposte à i fluidi di u pozzu.Ma l'esaminazione di i detriti anu dimustratu chì sò polimeri cù una chimica simili à a chimica utilizata com'è inhibitore di scala.Questu hà pigliatu u nostru interessu è Statoil hà vulsutu scopre i motivi di questi detriti di polimeru prisenti in a linea capillare.
Qualificazione chimica
In un campu di HP HT ci sò parechje sfide in quantu à a selezzione di sustanzi chimichi adattati per mitigà i diversi prublemi di produzzione.In a qualificazione di l'inhibitore di scala per l'iniezione cuntinuu in u pozzu, sò stati realizati i seguenti testi:
● Stabilità di u produttu
● Invechje termale
● Test di rendiment dinamichi
● Compatibilità cù l'acqua di furmazione è l'inhibitore d'idratu (MEG)
● Test rè di pistola staticu è dinamicu
● acqua infurmazione ri-dissoluzione, chimica fresca è MEG
U chimicu serà injected à una tarifa di dosa predeterminata,ma a pruduzzione d'acqua ùn serà micca necessariamente constante,vale à dì slugging d'acqua.À mezu à i slugs d'acqua,quandu u chimicu entra in u pozzu,sarà accoltu da un caldu,flussu rapidu di gas d'idrocarburi.Questu hè simile à injecting un inhibitor di scala in una applicazione di ascensore di gas (Fleming et al.2003).
l'alta temperatura di u gasu,u risicu di dissolvente stripping hè summamente altu è gun king pò causari blockage di a valvula injection.Questu hè un risicu ancu per i sustanzi chimichi formulati cù solventi di altu puntu di ebollizione / bassa pressione di vapore è altri Depressanti di Vapor Pressure (VPD).,flussu di acqua di furmazione,MEG è / o chimicu frescu deve esse capaci di sguassà o ridissolve u chimicu disidratatu o gunked out.
In questu casu, un novu rig di teste di laboratoriu hè statu cuncepitu per riplicà e cundizioni di flussu vicinu à i porti di iniezione à un HP / HTg cum'è sistema di produzzione.I risultati di e teste dinamiche di u rè di pistola dimustranu chì in e cundizioni d'applicazione pruposte hè stata registrata una significativa perdita di solvente.Questu puderia guidà à un rè di pistola rapidu è un eventuale bloccu di e linee di flussu.U travagliu dunque hà dimustratu chì esiste un risicu relativamente significativu per l'iniezione chimica cuntinuu in questi pozzi prima di a pruduzzione d'acqua è hà purtatu à a decisione di aghjustà e prucedure di startup normali per questu campu, ritardà l'iniezione chimica finu à chì l'acqua hè stata rilevata.
A qualificazione di l'inhibitore di scala per l'iniezione cuntinuu in u pozzu hà avutu un focusu elevatu nantu à a striscia di solvente è u rè di pistola di l'inhibitore di scala à u puntu di iniezione è in a linea di flussu, ma u potenziale per u rè di pistola in a valvola d'iniezione stessu ùn hè statu evaluatu.A vàlvula d'iniezione hà prubabilmente fiascatu per via di una perdita significativa di solvente è di u rè di pistola rapida,Fig.6.I risultati mostranu chì hè impurtante per avè una vista holistic di u sistema;micca solu fucalizza nantu à e sfide di produzzione,ma ancu e sfide relative à l'iniezione di a chimica,vale à dì valvola di iniezione.
Esperienza da altri campi
Unu di i primi raporti nantu à i prublemi cù e linee di iniezione chimica di longa distanza era da i campi satellitari Gull fak sandVig dis (Osa etal.2001) .I linii d'iniezione sottumarini sò stati bluccati da a furmazione d'idrati in a linea per via di l'invasione di gas da i fluidi pruduciutu. in a linea via a valvula d'iniezione.Sò stati sviluppati novi linee guida per u sviluppu di sustanzi chimichi di produzzione sottumarina.I requisiti includenu a rimozione di particelle (filtrazione) è l'aghjunzione di l'inhibitori di l'idrati (per esempiu, glicol) à tutti l'inibitori di scala basati in acqua per esse iniettati in i mudelli sottumarini.Stabilità chimica,A viscosità è a cumpatibilità (liquidi è materiali) sò stati ancu cunsiderati.Queste esigenze sò state purtate più in u sistema di Statoil è includenu l'iniezione chimica di fondu.
Duranti a fase di sviluppu di l'Oseberg S o campu hè statu decisu chì tutti i pozzi deve esse cumpletu cù sistemi DHC I (Fleming et al.2006). L'ughjettu era di prevene CaCO.;scaling in u tubu superiore per iniezione SI.Una di e sfide maiò in quantu à e linee di iniezione chimica era di ottene a cumunicazione trà a superficia è l'outlet di fondu.U diametru internu di a linea di iniezione chimica ristretta da 7mm à 0.7mm (ID) intornu à a valvula di salvezza annulus per via di limitazioni di spaziu è a capacità di u liquidu per esse trasportatu attraversu sta sezione avia influinzatu nantu à a rata di successu.Diversi pozzi di piattaforma avianu linee di iniezione chimica chì sò stati tappati,ma u mutivu ùn hè statu capitu.Treni di diversi fluidi (glicol,crudu,cundensatu,xilenu,inibitore di scala,acqua etc.) sò stati testati in laboratori per a viscosità è a cumpatibilità è pompati in avanti è in flussu inversu per apre e linee.;però,l'inhibitore di scala di destinazione ùn puderia micca esse pumped all the way down to the chemical injection valve.In più,i cumplicazioni sò stati veduti cù a precipitazione di l'inibitore di a scala di fosfonate inseme cù a salamoia di cumplimentu residuale di CaCl z in un pozzu è a pistola re di l'inhibitore di scala in un pozzu cù un altu rapportu di gasoil è un tagliu d'acqua bassu (Fleming et al.2006)
Lezioni amparate
Sviluppu di u metudu di prova
E lezioni principali amparate da u fallimentu di i sistemi DHC I sò stati in quantu à l'efficienza tecnica di l'inhibitore di scala è micca in quantu à a funziunalità è l'iniezione chimica.L'iniezione in cima è l'iniezione sottumarina anu funzionatu bè in l'ora;però,l'applicazione hè stata allargata à l'iniezione chimica di fondu senza un aghjurnamentu currispundente di i metudi di qualificazione chimica.L'esperienza di Statoil da i dui casi di campu presentati hè chì a documentazione di guvernu o linee guida per a qualificazione chimica deve esse aghjurnata per include stu tipu d'applicazione chimica.E duie sfide principali sò state identificate cum'è i) vacuum in a linea di iniezione chimica è ii) precipitazione potenziale di a chimica.
L'evaporazione di u chimicu pò accade nantu à u tubu di pruduzzione (cum'è vistu in u casu di gun king) è in u tubu di iniezione (una interfaccia transitoria hè stata identificata in u casu di vacuum) ci hè un risicu chì questi precipitati ponu esse spustati cù u flussu è in a valvula di iniezione è più in u pozzu.A valvula d'iniezione hè spessu cuncepita cù un filtru upstream di u puntu di iniezione,questu hè una sfida,cum'è in u casu di precipitazione, stu filtru puderia esse tappatu chì a valvula falla.
L'osservazioni è e cunclusioni preliminari da e lezioni amparate anu risultatu in un studiu di laboratoriu estensivu nantu à i fenomeni.L'ughjettu generale era di sviluppà novi metudi di qualificazione per evità prublemi simili in u futuru.In questu studiu sò stati realizati diverse teste è parechji metudi di laboratoriu sò stati pensati (sviluppati in modu) per esaminà i sustanzi chimichi in quantu à e sfide identificate.
● Filter blockages è stabilità di u produttu in sistemi chjusi.
● L'effettu di a perdita di solvente parziale nantu à a corrosività di i sustanzi chimichi.
● L'effettu di a perdita di solvente parziale in un capillare nantu à a furmazione di solidi o tappi viscosi.
Durante e teste di i metudi di laboratoriu sò stati identificati parechji prublemi potenziali
● Blockages di filtru ripetuti è stabilità povira.
● Formazione di solidi dopu l'evaporazione parziale da un capillare
● PH cambia per via di perdita di solventi.
A natura di e teste realizate hà ancu furnitu infurmazioni supplementari è cunniscenze relative à i cambiamenti in e proprietà fisiche di i chimichi in i capillari quandu sò sottumessi à certe cundizioni.,è cumu questu differisce da suluzioni in massa sottumessi à cundizioni simili.U travagliu di prova hà ancu identificatu differenzi considerablementi trà u fluidu in massa,fasi di vapore è fluidi residuali chì ponu purtà à un potenziale aumentatu di precipitazione è / o una corrosività aumentata.
A prucedura di prova per a corrosività di l'inhibitori di scala hè stata sviluppata è inclusa in a documentazione di guvernu.Per ogni applicazione, a prova di corrosività estesa deve esse realizata prima di implementà l'iniezione di l'inibitore di scala.E teste di Gun King di a chimica in a linea di iniezione sò ancu state realizate.
Prima di principià a qualificazione di una chimica hè impurtante di creà un scopu di travagliu chì descrive e sfide è u scopu di a chimica.In a fase iniziale hè impurtante identificà e sfide principali per pudè selezziunà i tipi di chimichi chì risolve u prublema.Un riassuntu di i criterii d'accettazione più impurtanti pò esse truvatu in a Tabella 2.
Qualificazione di chimichi
A qualificazione di i sustanzi chimichi consiste in teste è valutazioni teoriche per ogni applicazione.E specificazioni tecniche è i criteri di prova anu da esse definiti è stabiliti,per esempiu in HSE,cumpatibilità materiale,stabilità di u produttu è a qualità di u produttu (particelle).In più,u puntu di congelazione,viscosità è cumpatibilità cù altri sustanzi chimichi,inibitore idratatu,acqua di furmazione è u fluidu pruduciutu deve esse determinatu.Una lista simplificata di metudi di prova chì pò esse aduprati per a qualificazione di i sustanzi chimichi hè datu in a Tabella 2.
Focus continuu è monitoraghju di l'efficienza tecnica,rates dosage è fatti HSE sò impurtanti.I bisogni di un pruduttu ponu cambià un campu o una vita di a pianta di prucessu;varieghja cù i tassi di produzzione è a cumpusizioni di fluidi.Attività di seguimentu cù valutazione di u rendiment,l'ottimisazione è / o a prova di novi sustanzi chimichi deve esse fatta spessu per assicurà u prugramma di trattamentu ottimali.
Sicondu a qualità di l'oliu,pruduzzione d'acqua è sfide tecniche in a pianta di produzzione offshore,l'usu di sustanzi chimichi di pruduzzione forse necessariu per ottene a qualità di l'esportazione,esigenze regulatorie,è per uperà l'installazione offshore in modu sicuru.Tutti i campi anu sfide sfarente, è i sustanzi chimichi di produzzione necessarii varieranu da u campu à u campu è l'overtime.
Hè impurtante di fucalizza nantu à l'efficienza tecnica di a produzzione chimica in un prugramma di qualificazione,ma hè ancu assai impurtante per fucalizza nantu à e proprietà di a chimica,cum'è a stabilità,a qualità di u produttu è a cumpatibilità.A cumpatibilità in questu paràmetru significa cumpatibilità cù i fluidi,materiali è altri prudutti chimichi di pruduzzione.Questu pò esse una sfida.Ùn hè micca desideratu di utilizà un chimicu per risolve un prublema per scopre dopu chì a chimica cuntribuisce o crea novi sfidi.Forse e proprietà di a chimica è micca u sfida tecnicu chì hè u più grande sfida.
Requisiti particulari
I requisiti spiciali nantu à a filtrazione di i prudutti furniti devenu esse applicati per u sistema sottumarinu è per l'iniezione cuntinuu in u fondu.I filtri è i filtri in u sistema di iniezione chimica duveranu esse furniti in basa di e specificazioni nantu à l'equipaggiu downstream da u sistema di iniezione superiore.,pompe è valvole d'iniezione,à e valvole d'iniezione di fondu.Induve hè applicata l'iniezione cuntinuu di i sustanzi chimichi, a specificazione in u sistema di iniezione chimica deve esse basata nantu à a specificazione cù a più alta criticità.Questu pò esse u filtru à a valvula d'iniezione in fondu.
Sfide di iniezione
U sistema di iniezione pò implicà una distanza di 3-50 km di u flussu umbilicale sottumarinu è 1-3 km in u pozzu.E proprietà fisiche, cum'è a viscosità è a capacità di pompà i sustanzi chimichi sò impurtanti.Se a viscosità à a temperatura di u fondu di u mari hè troppu altu, pò esse una sfida à pompà a chimica attraversu a linea di iniezione chimica in l'umbilicale sottumarinu è à u puntu di iniezione sottumarinu o in u pozzu.A viscosità deve esse secondu a specificazione di u sistema à u almacenamentu previstu o a temperatura operativa.Questu deve esse valutatu in ogni casu,è serà dipendente di u sistema.Cum'è a tarifa di iniezione chimica di a tavola hè un fattore di successu in l'iniezione chimica.Per minimizzà u risicu di chjappà a linea di iniezione chimica,i sustanzi chimichi in stu sistema duveranu esse idratati inibiti (se potenziale per l'idrati).A cumpatibilità cù i fluidi prisenti in u sistema (liquidu di priservazione) è l'inhibitore di l'idratu deve esse realizatu.Test di stabilità di u chimicu à a temperatura attuale (temperatura ambientale più bassa pussibule,temperatura ambiente,temperatura sottumarina,temperatura di iniezione) deve esse passatu.
Un prugramma per lavà e linee di iniezione chimica à una certa frequenza deve esse cunsideratu.Puderà dà un effettu preventivu per lavà regularmente a linea di iniezione chimica cù solvente,glycol o chimica di pulizia per caccià i pussibuli dipositi prima ch'ellu sia accumulatu è pò causà tappi di a linea.A suluzione chimica scelta di flushing fluidu deve essecumpatibile cù a chimica in a linea di iniezione.
In certi casi, a linea di iniezione chimica hè aduprata per parechje applicazioni chimiche basate nantu à sfide sfarente nantu à una vita di campu è cundizioni fluidi.In a fase iniziale di pruduzzione prima di u sfondate di l'acqua, i sfidi principali ponu esse diffirenti da quelli in a vita tardiva spessu ligati à a crescita di a produzzione d'acqua.Per cambià da l'inhibitore basatu di solventi non-aqueous, cum'è l'inhibitore di l'asfaltu, à a chimica basata in acqua, cum'è l'inhibitore di scala, pò dà sfide cù a cumpatibilità.Hè dunque impurtante di fucalizza nantu à a cumpatibilità è a qualificazione è l'usi di i spacers quandu hè previstu di cambià chimica in a linea di iniezione chimica.
Materiali
In quantu à a cumpatibilità materiale,tutti i sustanzi chimichi deve esse cumpatibili cù sigilli,elastomeri,guarnizioni è materiali di custruzzione utilizati in u sistema di iniezione chimica è a pianta di pruduzzione.A prucedura di prova per a corrosività di i sustanzi chimichi (per esempiu, l'inibitore di scala acida) per l'iniezione cuntinuu in u pozzu deve esse sviluppata.Per ogni applicazione, a prova di corrosività estesa deve esse fatta prima chì l'iniezione di sustanzi chimichi pò esse implementata.
Discussione
I vantaghji è i svantaghji di l'iniezione chimica cuntinuu in u pozzu sò da esse valutati.L'iniezione cuntinuu di l'inhibitore di scala per prutege u DHS Vor u tubu di pruduzzione hè un metudu elegante per prutege u pozzu da a scala.Cumu l'ammentatu in questu documentu, ci sò parechje sfide cù l'iniezione chimica cuntinuu in fondu,però per riduce u risicu hè impurtante per capiscenu i fenomeni cunnessi à a suluzione.
Una manera di riduce u risicu hè di fucalizza nantu à u sviluppu di u metudu di prova.Paragunatu à l'iniezione chimica in cima o sottumarina, ci sò cundizioni diverse è più severi in u pozzu.A prucedura di qualificazione per i sustanzi chimichi per l'iniezione cuntinuu di i sustanzi chimichi in fondu deve piglià in considerazione questi cambiamenti in e cundizioni.A qualificazione di i sustanzi chimichi deve esse fatta secondu u materiale chì i sustanzi chimichi puderanu entra in cuntattu.I requisiti per a qualificazione è a prova di cumpatibilità in e cundizioni chì riproducenu u più vicinu pussibule e diverse cundizioni di u ciclu di vita di u pozzu chì sti sistemi travaglianu deve esse aghjurnati è implementati.U sviluppu di u metudu di teste deve esse sviluppatu più in più à teste più realistichi è rappresentative.
In più,l'interazzione trà i chimichi è l'equipaggiu hè essenziale per u successu.U sviluppu di e valve chimiche di iniezione deve piglià in cunsiderà e proprietà chimiche è u locu di a valvula di iniezione in u pozzu.Si deve esse cunsideratu cum'è valvole d'iniezione reali cum'è parte di l'equipaggiu di prova è per fà a prova di rendiment di l'inhibitore di scala è u disignu di a valvula cum'è parte di u prugramma di qualificazione.Per qualificà l'inhibitori di scala,l'enfasi principale hè stata prima nantu à e sfide di u prucessu è l'inhibizione di scala,ma una bona inibizione di scala dipende da l'iniezione stabile è cuntinuu.Senza iniezione stabile è cuntinuu, u potenziale di scala aumenterà.Se a valvola di iniezione di l'inibitore di scala hè gunked è ùn ci hè micca iniezione di inibitore di scala in u flussu di fluidu,u pozzu è e valvole di salvezza ùn sò micca prutetti da a scala è dunque a pruduzzione sicura pò esse in periculu.A prucedura di qualificazione hà da piglià cura di e sfide relative à l'iniezione di l'inhibitore di scala in più di e sfide di u prucessu è l'efficienza di l'inhibitore di scala qualificata.
U novu approcciu implica parechje discipline è a cooperazione trà e discipline è e rispunsabilità rispettive anu da esse clarificate.In questa applicazione u sistema di prucessu superiore,mudelli sottumarini è cuncepimentu bè è cumpletamenti sò implicati.E rete multidisciplinarii cuncintrati in u sviluppu di suluzioni robuste per i sistemi di iniezione chimica sò impurtanti è forse u modu di successu.A cumunicazione trà e diverse discipline hè critica;A cumunicazione in particulare stretta trà i chimichi chì anu u cuntrollu di i sustanzi chimichi appiicati è l'ingegneri bè chì anu u cuntrollu di l'equipaggiu utilizatu in u pozzu hè impurtante.Capisce e sfide di e diverse discipline è amparà l'una di l'altru hè essenziale per capisce a cumplessità di tuttu u prucessu.
Cunclusioni
● Iniezione cuntinuu di l'inhibitore di scala per prutege u DHS Vor u tubu di produzzione hè un metudu eleganti per prutege u pozzu per a scala.
● Per risolve e sfide identificate,i seguenti raccomandazioni sò:
● Una prucedura di qualificazione DHCI dedicata deve esse realizatu.
● Metudu qualificazione per valves injection chimica
● I metudi di prova è di qualificazione per a funziunalità chimica
● Sviluppu di u metudu
● Test materiale pertinente
● L'interazzione multidisciplinare induve a cumunicazione trà e diverse discipline implicate hè cruciale per u successu.
Ricunniscenza
L'autore vole ringrazià Statoil AS A per permessu di pubblicà stu travagliu è Baker Hughes è Schlumberger per permette l'usu di l'imaghjini in Fig.2.
Nomenclatura
(Ba/Sr)SO4 = sulfate di bariu/strontium
CaCO3 = carbonate di calcium
DHCI = iniezione chimica in fondu
DHSV = valvola di sicurezza di fondu
p.e. = per esempiu
GOR = rapportu di gasoil
HSE = ambiente di salvezza di salute
HPHT = alta pressione alta temperatura
ID = diamitru internu
ie = vale à dì
km = chilometri
mm = millimetru
MEG = mono ethylene glycol
mMD = metru di prufundità misurata
OD = diametru esternu
SI = inibitore di scala
mTV D = metru prufundità verticale tutale
U-tube = tubu a forma di U
VPD = depresseur di pressione di vapore
Figura 1. Panoramica di i sistemi di iniezione chimica sottumarina è di fondu in u campu atipicu.Sketch di l'iniezione chimica upstream DHSV è e sfide previste.DHS V = valvola di sicurezza di fondu, PWV = valvola di l'ala di prucessu è PM V = valvula maestru di prucessu.
Figura 2. Sketch di u sistema di iniezione chimica atypical downhole cù u mandrinu è a valvula.U sistema hè cunnessu à u manifold di a superficia, alimentatu à traversu è cunnessu à u colpu di tubu nantu à u latu annular di u tubu.U mandrinu di iniezione chimica hè tradizionalmente situatu in u pozzu cù l'intenzione di dà prutezzione chimica.
Figura 3. Schema tipicu di a barriera di bè,induve u culore turchinu rapprisenta l'envelope di barriera di pozzu primariu;in stu casu, i tubi di pruduzzione.U culore rossu rapprisenta l'envelope di barriera secundaria;u carcassa.A sinistra hè indicata l'iniezione chimica, a linea nera cù u puntu di iniezione à u tubu di produzzione in l'area marcata in rossu (barriera secundaria).
Figura 4. Pitted pirtusu truvata in a seccion suprana di a linea d'injection 3/8 ".L'area hè mostrata in u sketch di schema di barriera di pozzu atipicu, marcatu cù ellissi aranciu.
Figura 5. Attaccu di corrosione severu nantu à i tubi 7 "3% Chrome.A figura mostra l'attaccu di corrosione dopu l'inhibitore di scala spruzzatu da a linea di iniezione chimica pittata à u tubu di produzzione.
Figura 6. Debris truvati in a valvula di iniezione chimica.I detriti in questu casu eranu scaglie di metallu probabilmente da u prucessu di stallazione in più di qualchì detritu biancu.L'esame di i detriti bianchi s'hè dimustratu per esse polimeri cù una chimica simili à a chimica injectata.
Tempu di Postu: Apr-27-2022