Niðurholu efnasprautulínur - hvers vegna mistakast þær?Reynsla, áskoranir og beiting nýrra prófunaraðferða
Höfundarréttur 2012, Félag olíuverkfræðinga
Ágrip
Statoil rekur nokkur svið þar sem stöðug inndæling á keilingshemli er beitt niður í holu.Markmiðið er að vernda efri slönguna og öryggislokann fyrir (Ba/Sr) SO4orCaCO;mælikvarða, í þeim tilfellum þar sem erfitt og kostnaðarsamt getur verið að gera hleðsluklemma reglulega, td samtengingu neðansjávarsvæða.
Stöðug inndæling á hleðsluhemli niðri í holu er tæknilega viðeigandi lausn til að vernda efri slönguna og öryggislokann í holum sem hafa kvörðunarmöguleika fyrir ofan framleiðslupakkann;sérstaklega í borholum sem ekki þarf að kreista reglulega vegna kalkmöguleika á nærliggjandi borholusvæði.
Hönnun, rekstur og viðhald efnadælingarlínanna krefst aukinnar áherslu á efnisval, efnahæfi og eftirlit.Þrýstingur, hitastig, flæðiskerfi og rúmfræði kerfisins geta valdið áskorunum við örugga notkun.Áskoranir hafa greinst í nokkurra kílómetra löngum niðurdælingarlínum frá vinnslustöðinni að neðansjávarsniðmátinu og í niðurdælingarlokunum niðri í holunum.
Fjallað er um reynslu á vettvangi sem sýnir hversu flókið samfelld inndælingarkerfi niðri í holu eru varðandi úrkomu og tæringarmál.Rannsóknarstofurannsóknir og beiting nýrra aðferða við efnafræðilega hæfni a fulltrúa.Tekið er á þörfum þverfaglegra aðgerða.
Kynning
Statoil rekur nokkur svið þar sem stöðugri inndælingu efna hefur verið beitt niður í holu.Þetta felur aðallega í sér inndælingu á keiluhemill (SI) þar sem markmiðið er að vernda efri slönguna og öryggisventilinn (DHSV) frá (Ba/Sr) SO4orCaCO;mælikvarða.Í sumum tilfellum er fleytibrjótur sprautað niður í holu til að hefja aðskilnaðarferlið eins djúpt í holunni og mögulegt er við tiltölulega háan hita.
Stöðug inndæling á hleðsluhemli niðri í holu er tæknilega viðeigandi lausn til að vernda efri hluta holanna sem hafa kvörðunarmöguleika fyrir ofan framleiðslupakkann.Mælt er með samfelldri inndælingu, sérstaklega í holum sem ekki þarf að kreista vegna lítillar hleðslugetu í nálægri holu;eða í þeim tilfellum þar sem erfitt og kostnaðarsamt getur verið að gera hleðsluklemma reglulega, td samtengingu neðansjávarsvæða.
Statoil hefur víðtæka reynslu af samfelldri efnadælingu í yfirborðskerfi og neðansjávarsniðmát en nýja áskorunin er að taka niðurdælingarstaðinn lengra inn í holuna.Að hanna, reka og viðhalda efnadælingarlínunum krefst aukinnar áherslu á nokkur efni;eins og efnisval, efnahæfi og eftirlit.Þrýstingur, hitastig, flæðiskerfi og rúmfræði kerfisins geta valdið áskorunum við örugga notkun.Áskoranir í löngum (nokkrum kílómetrum) inndælingarlínum frá vinnslustöðinni að neðansjávarsniðmátinu og inn í inndælingarlokurnar niðri í holunum hafa fundist;Mynd.1.Sum sprautukerfa hafa virkað samkvæmt áætlun en önnur hafa bilað af ýmsum ástæðum.Nokkrar nýjar framkvæmdir á sviði eru fyrirhugaðar fyrir niðurdælingu efna í holu (DHCI);þó;í sumum tilfellum hefur búnaðurinn ekki verið fullkomlega hæfur ennþá.
Notkun DHCI er flókið verkefni.Það felur í sér frágang og brunnhönnun, brunnefnafræði, yfirborðskerfi og efnaskammtakerfi yfirborðsferlisins.Efninu verður dælt ofan frá um efnadælingarlínuna að frágangsbúnaðinum og niður í holuna.Við skipulagningu og framkvæmd þessarar tegundar verkefna skiptir því sköpum fyrir samstarf nokkurra greina.Ýmis sjónarmið þarf að meta og góð samskipti við hönnunina eru mikilvæg.Ferlaverkfræðingar, neðansjávarverkfræðingar og fullnaðarverkfræðingar taka þátt og fást við efni brunnefnafræði, efnisval, flæðistryggingu og efnastjórnun framleiðslu.Áskoranirnar geta verið efnabyssukóngurinn eða hitastöðugleiki, tæring og í sumum tilfellum lofttæmisáhrif vegna staðbundinna þrýstings- og flæðisáhrifa í efnadælingarlínunni.Í viðbót við þetta, aðstæður eins og hár þrýstingur, hár hiti, hár gashraði, hár mælikvarði möguleiki，naflastrengur og djúpur inndælingarpunktur í holunni, gefa mismunandi tæknilegar áskoranir og kröfur til efnisins sem sprautað er og inndælingarlokans.
Yfirlit yfir DHCI kerfin sem sett eru upp í rekstri Statoil sýnir að reynslan hefur ekki alltaf skilað árangri. Tafla 1. Hins vegar er verið að skipuleggja endurbætur á inndælingarhönnun, efnafræðilegum hæfileikum, rekstri og viðhaldi.Áskoranirnar eru mismunandi eftir sviðum og vandamálið er ekki endilega að efnainnsprautunarventillinn sjálfur virkar ekki.
Undanfarin ár hafa komið fram nokkrar áskoranir varðandi niðurdælingarlínur niður í holu.Í þessari grein eru gefin nokkur dæmi úr þessari reynslu.Í greininni er fjallað um áskoranir og ráðstafanir sem gerðar eru til að leysa vandamálin sem tengjast DHCI línum.Tvær tilfellasögur eru gefnar;einn um tæringu og einn um efnabyssukóng.Fjallað er um reynslu á vettvangi sem sýnir hversu flókið samfelld inndælingarkerfi niðri í holu eru varðandi úrkomu og tæringarmál.
Rannsóknarstofurannsóknir og beiting nýrra aðferða við efnafræðilega hæfni eru einnig til skoðunar;hvernig á að dæla efninu, kvörðunarmöguleika og forvarnir, flókin búnaðarnotkun og hvernig efnið mun hafa áhrif á yfirborðskerfið þegar efnið er framleitt aftur.Samþykkja viðmiðanir fyrir efnanotkun felur í sér umhverfismál, skilvirkni, geymslurými að ofan, dæluhraða, hvort hægt sé að nota núverandi dælu o.s.frv. Tæknilegar ráðleggingar verða að byggjast á vökva- og efnafræðilegu samhæfni, leifaragreiningu, efnissamhæfi, hönnun neðansjávar naflastrengs, efnaskammtakerfi. og efni í umhverfi þessara lína.Efnið gæti þurft að vera hýdrat hindrað til að koma í veg fyrir að inndælingarlínan stíflist vegna gasinnrásar og efnið má ekki frjósa við flutning og geymslu.Í gildandi innri leiðbeiningum er gátlisti yfir hvaða efni má nota á hverjum stað í kerfinu. Eðliseiginleikar eins og seigja eru mikilvægir.Inndælingarkerfið getur falið í sér 3-50 km fjarlægð af naflastreng neðansjávarflæðislínu og 1-3 km niður í holuna.Þess vegna er hitastöðugleiki einnig mikilvægur.Einnig gæti þurft að huga að mati á áhrifum aftar, td í hreinsunarstöðvum.
Niðurholu efnasprautukerfi
Kostnaðarávinningur
Stöðug inndæling á hleðslutálmi niður í holu til að vernda DHS Vor framleiðsluslönguna gæti verið hagkvæm miðað við að kreista holuna með hleðsluhemli.Þetta forrit dregur úr möguleikum á myndskemmdum samanborið við hreisturpressumeðferðir, dregur úr líkum á vinnsluvandamálum eftir að hreistur er kreistur og gefur möguleika á að stjórna inndælingarhraða efna frá inndælingarkerfinu ofan á.Inndælingarkerfið má einnig nota til að sprauta öðrum efnum stöðugt niður í holu og getur þar með dregið úr öðrum áskorunum sem gætu komið fram lengra niður í vinnslustöðina.
Framkvæmd hefur verið yfirgripsmikil rannsókn þar sem gerð var áætlun um Oseberg S eða svæði niðri í holu.Helsta áhyggjuefnið var CaCO;flögnun í efri slöngunni og hugsanleg DHSV bilun.Niðurstöður Oseberg S eða mælikvarðastjórnunarstefnunnar komust að þeirri niðurstöðu að á þriggja ára tímabili væri DHCI hagkvæmasta lausnin í holunum þar sem efnadælingarlínurnar virkuðu.Helsti kostnaðarþátturinn með tilliti til samkeppnistækni við mælikvarðapressun var frestað olían frekar en efna-/rekstrarkostnaður.Fyrir beitingu á hleðsluhemli í gaslyftingu var stór þáttur í efnakostnaði mikill gaslyftingarhraði sem leiddi til mikils SI styrks, þar sem styrkurinn varð að vera í jafnvægi við gaslyftingarhraða til að forðast efnabyssukóng.Fyrir holurnar tvær á Oseberg S eða sem voru með vel virkar DHC I línur, var þessi valkostur valinn til að vernda DHS V gegn CaCO;mælikvarði.
Stöðugt innspýtingarkerfi og lokar
Núverandi fullnaðarlausnir sem nota samfelld efnasprautukerfi standa frammi fyrir áskorunum til að koma í veg fyrir að háræðalínurnar stíflist.Venjulega samanstendur inndælingarkerfið af háræðslínu, 1/4” eða 3/8” ytra þvermál (OD), sem er tengt við yfirborðsgrein, dregin í gegnum og tengd við slönguhengjuna á hringlaga hlið slöngunnar.Háræðslínan er fest við ytra þvermál framleiðsluslöngunnar með sérstökum slöngukragaklemmum og liggur utan á slöngunni alla leið niður að efnasprautunarstönginni.Stofninn er venjulega settur fyrir framan DHS V eða dýpra í holunni með það fyrir augum að gefa sprautuðu efninu nægan dreifingartíma og til að koma efninu fyrir þar sem vandamálin eru að finna.
Við efnainnspýtingarlokann, mynd 2, inniheldur lítil skothylki um 1,5" í þvermál baklokana sem koma í veg fyrir að vökvi borholunnar komist inn í háræðslínuna.Það er einfaldlega lítill popp sem ríður á gorm.Fjaðrkrafturinn stillir og spáir fyrir um þrýstinginn sem þarf til að opna hnappinn af þéttingarsætinu.Þegar efnið byrjar að flæða, lyftist stöngin af sætinu og opnar afturlokann.
Áskilið er að tveir afturlokar séu settir upp.Einn loki er aðal hindrunin sem kemur í veg fyrir að borholuvökvi komist inn í háræðalínuna.Þetta hefur tiltölulega lágan opnunarþrýsting (2-15bar). Ef vökvaþrýstingur inni í háræðslínunni er minni en borholuþrýstingurinn, munu vökvar holunnar reyna að komast inn í háræðslínuna.Hinn afturlokinn hefur óvenjulegan opnunarþrýsting upp á 130-250 bör og er þekktur sem U-rör forvarnarkerfið.Þessi loki kemur í veg fyrir að efnið inni í háræðsleiðslunni flæði frjálslega inn í holuna ef vatnsstöðuþrýstingur inni í háræðsleiðslunni er meiri en borholuþrýstingurinn við innspýtingarstað efna inni í framleiðsluslöngunni.
Auk þessara tveggja afturloka er venjulega sía í línu, tilgangurinn með þessu er að tryggja að ekkert rusl af neinu tagi geti stofnað þéttingargetu bakventukerfa í hættu.
Stærðir eftirlitslokanna sem lýst er eru frekar litlar og hreinleiki innsprautaðs vökva er nauðsynlegur fyrir virkni þeirra.Talið er að hægt sé að skola rusl í kerfinu í burtu með því að auka flæðihraða inni í háræðslínunni þannig að afturlokar opnast viljandi.
Þegar afturlokinn opnast minnkar flæðiþrýstingurinn hratt og breiðist upp um háræðalínuna þar til þrýstingurinn eykst aftur.Eftirlitsventillinn mun síðan lokast þar til flæði efna byggir upp nægjanlegan þrýsting til að opna lokann;afleiðingin eru þrýstingssveiflur í afturlokakerfinu.Því hærri opnunarþrýstingur sem afturlokakerfið hefur, því minna flæðisvæði myndast þegar afturlokinn opnast og kerfið reynir að ná jafnvægisskilyrðum.
Efnasprautulokarnir hafa tiltölulega lágan opnunarþrýsting;og ef slönguþrýstingur við inntakspunkt efna verður minni en summan af vökvaþrýstingi efna inni í háræðslínunni ásamt opnunarþrýstingi eftirlitslokans, mun nærri lofttæmi eða lofttæmi eiga sér stað í efri hluta háræðalínunnar.Þegar innspýting efna stöðvast eða flæði efna er lítið, munu nærri lofttæmisskilyrði byrja að eiga sér stað í efsta hluta háræðalínunnar.
Magn lofttæmis er háð holuþrýstingi, eðlisþyngd sprautuðu efnablöndunnar sem notuð er inni í háræðslínunni, opnunarþrýstingi eftirlitslokans á inndælingarstaðnum og flæðishraða efnisins inni í háræðslínunni.Aðstæður holunnar verða breytilegar yfir líftíma vallarins og möguleiki á lofttæmi mun því einnig vera breytilegur yfirvinnu.Það er mikilvægt að vera meðvitaður um þessar aðstæður til að taka rétta tillitssemi og varúðarráðstafanir áður en væntanleg áskoranir koma upp.
Samhliða lágum inndælingarhraða gufa venjulega leysiefnin sem notuð eru í þessar tegundir notkunar upp og valda áhrifum sem ekki hafa verið kannaðar að fullu.Þessi áhrif eru gun king eða útfelling á föstum efnum, til dæmis fjölliðum, þegar leysirinn er að gufa upp.
Ennfremur geta galvanískar frumur myndast í umbreytingarfasanum á milli vökvayfirborðs efnisins og gufufyllta næstum lofttæmisfasans fyrir ofan.Þetta getur leitt til staðbundinnar gryfjutæringar inni í háræðslínunni sem afleiðing af aukinni árásargirni efnisins við þessar aðstæður.Flögur eða saltkristallar sem myndast sem filma inni í háræðaslöngunni þegar innra hluta hennar þornar, gætu stíflað eða stíflað háræðalínuna.
Jæja hindrunarheimspeki
Við hönnun á öflugum holulausnum krefst Statoil þess að brunnöryggi sé til staðar á öllum tímum á líftíma holunnar.Þannig krefst Statoil þess að tvær sjálfstæðar holuhindranir séu ósnortnar.Mynd 3 sýnir óhefðbundið skýringarmynd af holuhindrunum, þar sem blái liturinn táknar aðalholuhindrun umslagið;í þessu tilviki framleiðsluslönguna.Rauði liturinn táknar efri hindrunarhjúpinn;hlífinni.Vinstra megin á skissunni er efnainndælingin sýnd sem svört lína með inndælingarpunkti á framleiðsluslönguna á svæðinu sem er merkt með rauðu (afleidd hindrun).Með því að setja efnadælingarkerfi inn í holuna er bæði aðal- og aukaholuhindrunum stefnt í hættu.
Málsaga um tæringu
Röð atburðanna
Niðurholu efnainnsprautun á keilingshemli hefur verið sett á olíusvæði sem Statoil rekur á norska landgrunninu.Í þessu tilviki hafði kalkhindrun sem notaður var upphaflega verið hæfur til notkunar á yfirborði og neðansjávar.Lokun holunnar var fylgt eftir með uppsetningu á DHCIpointat2446mMD, mynd 3.Byrjað var á inndælingu neðra holunnar á hleðslutálmanum að ofan án frekari prófunar á efninu.
Eftir eins árs rekstur varð vart við leka í efnadælingarkerfinu og rannsóknir hófust.Lekinn hafði skaðleg áhrif á holuvörnina.Svipaðir atburðir áttu sér stað í nokkrum holum og þurfti að loka sumum þeirra inni á meðan rannsókn stóð yfir.
Framleiðslurörið var dregið og rannsakað ítarlega.Tæringarárásin var takmörkuð við aðra hliðina á slöngunni og sumir slöngusamskeyti voru svo tærðir að það voru í raun göt í gegnum þær.Um það bil 8,5 mm þykkt 3% krómstál hafði sundrast á innan við 8 mánuðum.Megintæringin hafði átt sér stað í efsta hluta holunnar, frá brunnhausnum niður í um það bil 380m MD, og verstu tærðu slöngusamskeytin fundust um 350m MD.Undir þessu dýpi varð vart við litla sem enga tæringu, en mikið rusl fannst á OD's slöngunnar.
9-5/8'' hlífin var einnig skorin og toguð og svipuð áhrif komu fram;með tæringu í efri hluta holunnar aðeins á annarri hliðinni.Lekinn af völdum stafaði af því að veiklaður hluti hlífarinnar hefur sprungið.
Efni innspýtingarlínunnar var Alloy 825.
Efnafræðileg réttindi
Efnafræðilegir eiginleikar og tæringarprófanir eru mikilvægar áherslur í hæfi hleðsluhemla og raunverulegur hleðsluhemill hafði verið hæfur og notaður í yfirborðs- og neðansjávarnotkun í nokkur ár.Ástæðan fyrir því að beita raunverulegu efninu niðri í holu var bættir umhverfiseiginleikar með því að skipta um efnið sem fyrir var niðri í holu. Hins vegar hafði kalkhindrun aðeins verið notaður við umhverfishitastig og sjávarbotnshita (4-20 ℃).Þegar það var sprautað í brunninn gæti hitastig efnisins verið allt að 90 ℃, en engar frekari prófanir höfðu verið gerðar við þetta hitastig.
Fyrstu tæringarprófanir höfðu verið framkvæmdar af efnabirgi og niðurstöður sýndu 2-4mm/ári fyrir kolefnisstál við háan hita.Á þessum áfanga hafði lágmarksþátttaka efnistæknilegrar hæfni rekstraraðilans verið.Nýjar prófanir voru síðar framkvæmdar af rekstraraðilanum sem sýndu að kalkhindrunin var mjög ætandi fyrir efnin í framleiðsluslöngunum og framleiðsluhlífinni, með tæringarhraða yfir 70 mm á ári.Efna innspýtingarlínuefnið Alloy 825 hafði ekki verið prófað gegn kalkhindrunum fyrir inndælingu.Hitastig brunnsins getur náð 90 ℃ og fullnægjandi prófanir ættu að hafa verið gerðar við þessar aðstæður.
Rannsóknin leiddi einnig í ljós að kalkhindrun sem óblandaðri lausn hafði greint frá pH <3,0.Hins vegar hafði pH ekki verið mælt.Síðar sýndi mælt pH mjög lágt gildi pH 0-1.Þetta sýnir þörfina fyrir mælingar og efnislegar hliðar til viðbótar gefnu pH-gildi.
Túlkun á niðurstöðum
Inndælingarlínan (Mynd 3) er smíðuð til að gefa vatnsstöðuþrýsting hleðslutálmans sem fer yfir þrýstinginn í brunninum á inndælingarstaðnum.Hindrinum er sprautað við hærri þrýsting en er í holunni.Þetta leiðir til U-röráhrifa við lokun holunnar.Lokinn mun alltaf opnast með hærri þrýstingi í inndælingarlínunni en í holunni.Tómarúm eða uppgufun í inndælingarlínunni getur því átt sér stað.Tæringarhraði og hætta á gryfju er mest á gas/vökva umbreytingarsvæðinu vegna uppgufunar leysisins.Rannsóknarstofutilraunir sem gerðar voru á afsláttarmiðum staðfestu þessa kenningu.Í holunum þar sem leki varð, voru öll göt í inndælingarleiðslunum staðsett efst á efnadælingarleiðslunni.
Mynd 4 sýnir ljósmyndun af DHC I línunni með verulegri gryfjutæringu.Tæringin sem sést á ytri framleiðsluslöngunni benti til staðbundinnar váhrifa á kalkhinda frá lekapunktinum.Lekinn stafaði af gryfjutæringu vegna mjög ætandi efna og leka í gegnum efnasprautulínuna inn í framleiðsluhlífina.Hreinsunartálmanum var úðað úr holóttu háræðalínunni á hlífina og slönguna og leki kom upp.Ekki hafði verið tekið tillit til aukaafleiðinga leka í inndælingarlínunni.Niðurstaðan var sú að tæring hlífarinnar og slöngunnar væri afleiðing af þéttum hleðsluhemlum sem beðið var frá holóttu háræðslínunni á hlífina og slönguna, mynd 5.
Í þessu tilviki hafði verið skortur á aðkomu efnishæfniverkfræðinga.Ætandi efni á DHCI línunni hafði ekki verið prófað og aukaáhrif vegna leka höfðu ekki verið metin;svo sem hvort efnin í kring gætu þolað efnafræðilega útsetningu.
Málsaga efnabyssukóngsins
Röð atburðanna
Stefnuvarnarstefnan fyrir HP HT reiti var stöðug inndæling á kalkhinda uppstreymis öryggisloka niðri í holu.Mikill kalsíumkarbónat-hlögnunarmöguleiki greindist í holunni.Eitt af áskorunum var hár hiti og hár framleiðsluhraði gas og þéttivatns ásamt litlum vatnsframleiðsluhraða.Áhyggjur af því að sprauta keiluhemill var að leysirinn yrði fjarlægður vegna hás gasframleiðsluhraða og byssukóng efnisins myndi eiga sér stað á innspýtingarstað fyrir framan öryggislokann í holunni, mynd 1.
Við prófun á kvarðatálmanum var áherslan lögð á skilvirkni vörunnar við HP HT aðstæður, þar með talið hegðun í vinnslukerfi yfirborðsins (lágt hitastig).Helsta áhyggjuefnið var útfelling sjálfs kalkhemilsins í framleiðsluslöngunum vegna mikils gashraða.Rannsóknarstofupróf sýndu að kalkhindrun gæti fallið út og fest sig við slönguvegginn.Notkun öryggislokans gæti því sigrað áhættuna.
Reynslan sýndi að eftir nokkurra vikna rekstur var efnalínan að leka.Hægt var að fylgjast með holuþrýstingi á yfirborðsmælinum sem settur var upp í háræðalínunni.Línan var einangruð til að ná vel heilleika.
Efnasprautulínan var dregin upp úr holunni, opnuð og skoðuð til að greina vandamálið og finna hugsanlegar ástæður bilunar.Eins og sést á mynd 6 fannst umtalsvert magn af botnfalli og efnagreining sýndi að eitthvað af þessu var keiluhindrun.Botnfallið var staðsett við innsiglið og ekki var hægt að stjórna stönginni og lokanum.
Lokabilunin stafaði af rusli inni í ventlakerfinu sem kom í veg fyrir að afturlokar borðuðu á málm í málmsæti.Ruslið var rannsakað og reyndust helstu agnirnar vera málmspænir, líklega framleiddir við uppsetningu háræðalínunnar.Að auki fundust hvítt rusl á báðum afturlokunum, sérstaklega á bakhlið lokanna.Þetta er lágþrýstihliðin, þ.e. hliðin myndi alltaf vera í snertingu við borholuvökva.Upphaflega var talið að þetta væri rusl frá framleiðsluborholunni þar sem lokarnir höfðu verið fastir opnir og komnir í snertingu við borholuvökva.En athugun á ruslinu reyndist vera fjölliður með svipaða efnafræði og efnið sem notað var sem hleðsluhemjandi.Þetta vakti áhuga okkar og Statoil vildi kanna ástæðurnar á bak við þetta fjölliða rusl sem er til staðar í háræðslínunni.
Efnafræðileg réttindi
Á HP HT sviði eru margar áskoranir varðandi val á hentugum efnum til að draga úr hinum ýmsu framleiðsluvandamálum.Til þess að hleypa keiluhemillum fyrir samfellda inndælingu niður í holu voru eftirfarandi prófanir gerðar:
● Stöðugleiki vörunnar
● Hitaöldrun
● Dýnamísk frammistöðupróf
● Samhæfni við myndunarvatn og hýdrathemla (MEG)
● Static og dynamic gun king próf
● Endurupplausn upplýsingavatns, ferskt efni og MEG
Efninu verður sprautað með fyrirfram ákveðnum skammtahraða，en vatnsframleiðsla verður ekki endilega stöðug，þ.e. vatnslosun.Inn á milli vatnssniglanna，þegar efnið fer inn í holuna，það verður mætt af heitu，hratt rennandi straumur kolvetnisgass.Þetta er svipað og að sprauta kalkhemli í gaslyftuforriti (Fleming o.fl. 2003). Saman með
háan gashita，hættan á því að leysir leysist af er mjög mikil og gun king getur valdið stíflu á inndælingarlokanum.Þetta er hætta jafnvel fyrir efni sem eru samsett með hátt suðumark/lágan gufuþrýstingsleysi og önnur gufuþrýstingslækkandi efni (VPD). Ef um stíflast að hluta，rennsli myndunarvatns，MEG og/eða ferskt efni verða að geta fjarlægt eða leyst upp þurrkað eða útblásið efni aftur.
Í þessu tilviki var nýr rannsóknarstofuprófunarbúnaður hannaður til að endurtaka flæðiskilyrði nálægt inndælingarhöfnum við HP/HTg sem framleiðslukerfi.Niðurstöður úr dynamic gun king prófunum sýna að við fyrirhugaðar notkunarskilyrði var verulegt tap á leysiefnum skráð.Þetta gæti leitt til skjóts byssukóngs og loks lokunar á flæðilínum.Vinnan sýndi því fram á að tiltölulega veruleg hætta væri fyrir hendi fyrir stöðuga niðurdælingu efna í þessar holur áður en vatnsvinnsla hófst og leiddi til þess að ákveðið var að breyta venjulegum gangsetningaraðferðum fyrir þennan reit og fresta efnadælingu þar til vatnsbrot varð vart.
Hæfni hleðslutálmans fyrir samfellda inndælingu niður í holu var lögð áhersla á leysishreinsun og byssukóng á hleðslutálmanum á inndælingarstaðnum og í flæðilínunni en möguleiki á byssukóngi í inndælingarlokanum sjálfum var ekki metinn.Innspýtingarventillinn bilaði líklega vegna verulegs leysistaps og hraðs byssukóngs,Mynd 6. Niðurstöðurnar sýna að mikilvægt er að hafa heildarsýn á kerfið;ekki aðeins einbeita sér að framleiðsluáskorunum,en einnig áskoranir sem tengjast inndælingu efnisins,þ.e. innspýtingarventill.
Reynsla af öðrum sviðum
Ein af fyrstu skýrslum um vandamál með langdrægar efnadælingarlínur var frá Gull fak sandVig dis gervihnattasviðum (Osa etal.2001). Neðansjávarinnsprautunarlínur voru lokaðar fyrir hýdratmyndun innan línunnar vegna innrásar gass frá framleiddum vökvum. inn í línuna í gegnum inndælingarlokann.Nýjar leiðbeiningar um þróun efna til framleiðslu neðansjávar voru þróaðar.Kröfurnar innihéldu agnafjarlægingu (síun) og bæta við hýdrathemli (td glýkóli) við alla vatnsbyggða kalkhinda sem á að sprauta á neðansjávarsniðmát.Efnafræðilegur stöðugleiki,Seigja og eindrægni (vökvi og efni) voru einnig tekin til greina.Þessar kröfur hafa verið teknar lengra inn í Statoil kerfið og fela í sér efnadælingu niður í holu.
Á þróunarstigi Oseberg S eða reitsins var ákveðið að allar holur yrðu fullgerðar með DHC I kerfum (Fleming o.fl. 2006). Markmiðið var að koma í veg fyrir CaCO；flögnun í efri slöngunni með SI inndælingu.Ein helsta áskorunin með tilliti til efnadælingarlínanna var að ná sambandi milli yfirborðs og úttaks niðri í holu.Innra þvermál efnadælingarlínunnar minnkaði úr 7 mm í 0,7 mm (ID) í kringum hringrásaröryggislokann vegna plásstakmarkana og hæfni vökvans til að flytja í gegnum þennan hluta hafði áhrif á árangurinn.Í nokkrum pallholum voru efnadælingarlínur sem voru stíflaðar,en ástæðan var ekki skilin.Lestir ýmissa vökva (glýkól,gróft,þéttivatn,xýlen,mælikvarðahemli,vatni o.s.frv.) var prófað á rannsóknarstofu fyrir seigju og samhæfni og dælt áfram og í bakflæði til að opna línurnar;þó,ekki var hægt að dæla markkvarðahemlinum alla leið niður að efnainnsprautunarlokanum.Frekari,fylgikvillar sáust við útfellingu á fosfónatkalkhemlinum ásamt leifar af CaCl z fullkomnunarpækli í einni holu og byssukonungur hleðslutálmans inni í holu með hátt bensínhlutfall og lítið vatnsfall (Fleming o.fl. 2006)
Lexía lærð
Þróun prófunaraðferða
Helsti lærdómurinn sem dregið hefur verið af bilun í DHC I kerfum hefur verið með tilliti til tæknilegrar skilvirkni keilingshemilsins en ekki með tilliti til virkni og efnainndælingar.Inndæling á yfirborði og neðansjávarinnspýting hefur virkað vel í yfirvinnu;þó,umsóknin hefur verið útvíkkuð til efnadælingar niðri í holu án samsvarandi uppfærslu á efnafræðilegum hæfisaðferðum.Reynsla Statoil af þessum tveimur vettvangsmálum sem kynnt eru er sú að uppfæra verður stjórnskjöl eða leiðbeiningar um efnahæfi til að innihalda þessa tegund efnanotkunar.Helstu tvær áskoranir hafa verið skilgreindar sem i) lofttæmi í efnadælingarlínu og ii) hugsanleg útfelling efna.
Uppgufun efnisins getur átt sér stað á framleiðsluslöngunum (eins og sést í gun king tilfellinu) og í innspýtingarslöngunum (tímabundið tengi hefur verið greint í lofttæmishylkinu) er hætta á að þetta botnfall geti hreyft sig með flæðinu og inn í inndælingarlokann og lengra inn í holuna.Inndælingarventillinn er oft hannaður með síu fyrir framan inndælingarstaðinn,þetta er áskorun,eins og í tilfelli úrkomu gæti þessi sía verið stífluð sem veldur því að lokinn bilar.
Athuganir og bráðabirgðaniðurstöður af lærdómnum leiddu til umfangsmikillar rannsóknarstofurannsóknar á fyrirbærunum.Meginmarkmiðið var að þróa nýjar hæfisaðferðir til að forðast svipuð vandamál í framtíðinni.Í þessari rannsókn hafa ýmsar prófanir verið gerðar og nokkrar rannsóknarstofuaðferðir hafa verið hannaðar (þróaðar í því skyni) að skoða efni með tilliti til tilgreindra áskorana.
● Síustíflur og vörustöðugleiki í lokuðum kerfum.
● Áhrif leysiefnistaps að hluta á ætandi efni efnanna.
● Áhrif leysiefnataps að hluta innan háræða á myndun fastra efna eða seigfljótandi tappa.
Við prófanir á rannsóknarstofuaðferðum hafa nokkur hugsanleg vandamál komið í ljós
● Endurteknar síustíflur og lélegur stöðugleiki.
● Myndun á föstu formi eftir hluta uppgufun frá háræð
● PH breytingar vegna taps leysis.
Eðli þeirra prófana sem gerðar voru hefur einnig veitt frekari upplýsingar og þekkingu sem tengjast breytingum á eðliseiginleikum efna innan háræða þegar þau eru háð ákveðnum skilyrðum.,og hvernig þetta er frábrugðið magnlausnum sem sæta svipuðum skilyrðum.Prófunarvinnan hefur einnig bent á töluverðan mun á magnvökvanum，gufufasar og vökvaleifar sem geta annað hvort leitt til aukinna möguleika á úrkomu og/eða aukinnar ætandi áhrifa.
Prófunaraðferðin fyrir ætandi keðjuhemla var þróuð og innifalin í gildandi skjölum.Fyrir hverja notkun þurfti að gera langvarandi tæringarprófun áður en hægt er að innleiða inndælingu á keiluhemill.Gun king prófanir á efninu í sprautulínu hafa einnig verið gerðar.
Áður en hæfi efnis hefst er mikilvægt að búa til starfssvið sem lýsir áskorunum og tilgangi efnisins.Í upphafi er mikilvægt að greina helstu áskoranir til að geta valið þær tegundir efna sem leysa vandamálið.Yfirlit yfir mikilvægustu samþykkisviðmiðin er að finna í töflu 2.
Hæfni efna
Hæfni efna samanstendur af bæði prófunum og fræðilegu mati fyrir hverja umsókn.Tækniforskrift og prófunarviðmið verða að vera skilgreind og staðfest，til dæmis innan HSE,efnissamhæfi,vörustöðugleiki og vörugæði (agnir).Frekari,frostmarkið,seigju og samhæfni við önnur efni,hýdrat hemill,Ákvarða verður myndunarvatn og framleiddan vökva.Einfaldaðri listi yfir prófunaraðferðir sem gætu verið notaðar við hæfi efna er að finna í töflu 2.
Stöðug áhersla á og eftirlit með tæknilegri skilvirkni,skammtahlutfall og HSE staðreyndir eru mikilvægar.Kröfur vöru geta skipt um líftíma sviðs eða vinnslustöðvar；mismunandi eftir framleiðsluhraða sem og vökvasamsetningu.Eftirfylgni með mati á frammistöðu,hagræðingu og/eða prófun nýrra efna þarf að gera oft til að tryggja bestu meðferðaráætlunina.
Fer eftir olíugæðum,vatnsframleiðsla og tæknilegar áskoranir í vinnslustöðinni á sjó,notkun framleiðsluefna gæti verið nauðsynleg til að ná útflutningsgæðum,reglugerðarkröfur,og að reka hafstöðina á öruggan hátt.Öll svið eru með mismunandi áskoranir og framleiðsluefnin sem þarf er mismunandi eftir sviðum og yfirvinnu.
Mikilvægt er að einbeita sér að tæknilegri skilvirkni framleiðsluefna í hæfisprófi,en það er líka mjög mikilvægt að einblína á eiginleika efnisins,eins og stöðugleika,vörugæði og eindrægni.Samhæfni í þessari stillingu þýðir eindrægni við vökvana,efni og önnur framleiðsluefni.Þetta getur verið áskorun.Það er ekki æskilegt að nota efni til að leysa vandamál til að uppgötva síðar að efnið stuðlar að eða skapar nýjar áskoranir.Það eru kannski eiginleikar efnisins en ekki tæknileg áskorun sem er mesta áskorunin.
Sérkröfur
Gera skal sérstakar kröfur um síun á tilteknum vörum fyrir neðansjávarkerfið og fyrir stöðuga inndælingu niður í holu.Síur og síur í efnadælingarkerfinu ættu að vera til staðar byggðar á forskriftinni á niðurstraumsbúnaði frá innspýtingarkerfinu að ofan.,dælur og innspýtingarlokar,að innspýtingarlokum niðri í holu.Þar sem samfelld inndæling efna er beitt niður í holu ætti forskriftin í efnadælingarkerfinu að vera byggð á forskriftinni sem er mest mikilvæg.Þetta er kannski sían á innspýtingarlokanum niðri í holu.
Sprautuáskoranir
Inndælingarkerfið getur falið í sér 3-50 km fjarlægð frá neðansjávarflæðislínu og 1-3 km niður í holuna.Eðliseiginleikar eins og seigja og geta til að dæla efnunum eru mikilvægir.Ef seigja við sjávarbotnshita er of há getur verið áskorun að dæla efninu í gegnum efnadælingarlínuna í neðansjávarnaflastrenginn og að neðansjávardælingarstaðnum eða í holuna.Seigjan ætti að vera í samræmi við kerfisforskriftir við áætluð geymslu- eða rekstrarhitastig.Þetta ætti að meta í hverju tilviki,og verður kerfisháð.Eins og borð efna innspýting er þáttur í velgengni í efna innspýting.Til að lágmarka hættuna á að stinga efnasprautulínunni，efnin í þessu kerfi ættu að vera hýdrat hindruð (ef möguleiki er á hýdrötum).Framkvæma þarf samhæfni við vökva sem eru til staðar í kerfinu (varnarvökvi) og hýdrathemilinn.Stöðugleikaprófanir á efninu við raunverulegt hitastig (lægsta mögulega umhverfishitastig,umhverfishitastig,sjávarhitastig,inndælingarhitastig) þarf að standast.
Einnig þarf að huga að prógrammi til að þvo efnasprautulínur á tiltekinni tíðni.Það getur haft fyrirbyggjandi áhrif að skola efnainndælingarlínuna reglulega með leysi，glýkól eða hreinsiefni til að fjarlægja hugsanlegar útfellingar áður en það safnast upp og getur valdið stíflu á línunni.Valin efnalausn af skolvökva verður að verasamhæft við efnið í inndælingarlínunni.
Í sumum tilfellum er efnainnsprautunarlínan notuð til nokkurra efnafræðilegra nota sem byggjast á mismunandi áskorunum yfir líftíma og vökvaskilyrði.Í upphafi framleiðslustigs fyrir vatnsbylting geta helstu viðfangsefnin verið önnur en þau sem eru seint á lífsleiðinni sem oft tengjast aukinni vatnsframleiðslu.Að skipta úr leysi sem byggir ekki á vatni eins og asfalt ene hemli yfir í vatnsbundið efni eins og hleðsluhemli getur valdið áskorunum með samhæfni.Það er því mikilvægt að einblína á eindrægni og hæfi og notkun spacers þegar fyrirhugað er að skipta um efni í efnadælingarlínunni.
Efni
Varðandi efnissamhæfi,öll efni ættu að vera samhæf við innsigli,elastómer，þéttingar og byggingarefni sem notuð eru í efnadælingarkerfinu og framleiðslustöðinni.Þróa skal prófunaraðferð fyrir ætandi efni (td sýruhleðsluhemla) fyrir stöðuga inndælingu niður í holu.Fyrir hverja notkun þarf að gera langvarandi tæringarprófanir áður en hægt er að innleiða inndælingu efna.
Umræða
Það þarf að meta kosti og galla samfelldrar efnadælingar niðri í holu.Stöðug inndæling á hleðsluhemli til að vernda DHS. Vor framleiðsluslöngurnar eru glæsileg aðferð til að vernda brunninn gegn bólga.Eins og getið er um í þessari grein eru nokkrar áskoranir við samfellda efnainnsprautun niður í holu,en til að draga úr áhættunni er mikilvægt að skilja fyrirbærin sem tengjast lausninni.
Ein leið til að draga úr áhættunni er að einbeita sér að þróun prófunaraðferða.Í samanburði við efnadælingu ofan eða neðansjávar eru aðrar og alvarlegri aðstæður niðri í holunni.Hæfnisferli efna fyrir stöðuga inndælingu efna niður í holu þarf að taka tillit til þessara breytinga á aðstæðum.Hæfni efnanna verður að fara eftir því efni sem efnin gætu komist í snertingu við.Uppfæra þarf og innleiða kröfur um samhæfishæfni og prófun við aðstæður sem endurtaka eins nálægt og mögulegt er hinar ýmsu holulífferilsskilyrði sem þessi kerfi munu vinna við.Þróa þarf prófunaraðferðina frekar í raunhæfari og dæmigerðri próf.
Auk þess,samspil efna og búnaðar er nauðsynlegt til að ná árangri.Þróun efnaventla fyrir inndælingu þarf að taka tillit til efnafræðilegra eiginleika og staðsetningu inndælingarlokans í holunni.Það ætti að íhuga að hafa raunverulega innspýtingarloka sem hluta af prófunarbúnaðinum og framkvæma afkastaprófun á hleðslutálmanum og lokahönnun sem hluta af hæfnisáætluninni.Til að hæfa mælikvarðahemla,Megináherslan hefur áður verið á ferli áskoranir og hömlun á mælikvarða,en góð hömlun á mælikvarða er háð stöðugri og stöðugri inndælingu.Án stöðugrar og stöðugrar inndælingar mun möguleikinn á keðjanda aukast.Ef innspýtingarventillinn fyrir kalkhindrun er sléttur og það er engin innspýting á kalkhinda í vökvastrauminn,holan og öryggislokarnir eru ekki varðir fyrir kvarða og því gæti öruggri framleiðslu verið stefnt í hættu.Hæfnisferlið þarf að sjá um áskoranir sem tengjast innspýtingu á keiluhemill auk aðferðaráskorana og skilvirkni hæfa kvörðunartálmans.
Nýja nálgunin felur í sér nokkrar fræðigreinar og þarf að skýra samvinnu fræðigreinanna og skyldur viðkomandi.Í þessu forriti er yfirborðsferliskerfið,neðansjávarsniðmát og brunnhönnun og frágangur koma við sögu.Þverfagleg net sem leggja áherslu á að þróa öflugar lausnir fyrir efnasprautukerfi eru mikilvæg og kannski leiðin til árangurs.Samskipti milli hinna ýmsu fræðigreina eru mikilvæg;sérstaklega náin samskipti milli efnafræðinga sem hafa stjórn á efnum sem notuð eru og brunnverkfræðinga sem hafa stjórn á búnaði sem notaður er í holunni er mikilvæg.Til að skilja áskoranir ólíkra greina og læra hver af annarri er nauðsynlegt til að skilja hversu flókið ferlið er.
Niðurstaða
● Stöðug inndæling á hleðsluhemli til að vernda DHS Vor framleiðsluslöngurnar eru glæsileg aðferð til að vernda brunninn fyrir kvarða
● Að leysa tilgreindar áskoranir,eftirfarandi tilmæli eru：
● Framkvæma verður sérstaka DHCI hæfisaðferð.
● Hæfnisaðferð fyrir efnasprautuloka
● Prófunar- og hæfisaðferðir fyrir efnavirkni
● Aðferðaþróun
● Viðeigandi efnisprófun
● Þverfaglegt samspil þar sem samskipti milli hinna ýmsu greina sem taka þátt skipta sköpum fyrir árangur.
Viðurkenningar
Höfundur vill þakka Statoil AS A fyrir leyfið til að birta þetta verk og Baker Hughes og Schlumberger fyrir að leyfa notkun á myndinni á mynd 2.
Nafnaskrá
(Ba/Sr)SO4=baríum/strontíumsúlfat
CaCO3=kalsíumkarbónat
DHCI=efnainnspýting niður í holu
DHSV=öryggisventill niðri í holu
td=td
GOR=gasolíuhlutfall
HSE=heilsuöryggisumhverfi
HPHT=háþrýstingur hár hiti
ID=innra þvermál
þ.e.=það er
km=kílómetrar
mm=millimeter
MEG=mónó etýlen glýkól
mMD=meter mæld dýpt
OD = ytra þvermál
SI=kvarðahemli
mTV D=meter heildar lóðrétt dýpt
U-rör=U lagaður rör
VPD=gufuþrýstingslækkandi
Mynd 1. Yfirlit yfir efnadælingarkerfi neðansjávar og niður í holu á óhefðbundnu sviði.Skissur af efnadælingu uppstreymis DHSV og tengdum væntanlegum áskorunum.DHS V=öryggisventill niðri í holu, PWV=vinnsluvængventill og PM V=ferlismeistaraventill.
Mynd 2. Teikning af óhefðbundnu efnasprautukerfi niðri í holu með dorn og loki.Kerfið er tengt við yfirborðsgreinina, fært í gegnum það og tengt við slönguhengjuna á hringlaga hlið slöngunnar.Efnasprautunarstöngin er venjulega sett djúpt í holuna með það fyrir augum að veita efnavörn.
Mynd 3. Dæmigert skýringarmynd af holuhindrun,þar sem blái liturinn táknar aðal holuhindrun umslagsins;í þessu tilviki framleiðsluslönguna.Rauði liturinn táknar efri hindrunarhjúpinn;hlífinni.Vinstra megin er gefið til kynna efnainndælinguna, svört lína með inndælingarpunkti á framleiðsluslönguna á svæðinu merktu rauðu (afleidd hindrun).
Mynd 4. Holótt gat fannst í efri hluta 3/8” inndælingarlínunnar.Svæðið er sýnt á skissunni af óhefðbundinni brunnhindrun, merkt appelsínugulu sporbaug.
Mynd 5. Alvarleg tæringarárás á 7" 3% króm slönguna.Myndin sýnir tæringarárásina eftir að kalkhemli var úðað úr holóttu efnasprautunarlínunni á framleiðsluslönguna.
Mynd 6. Rusl sem fannst í efnadælingarlokanum.Ruslið í þessu tilfelli var málmspænir líklega frá uppsetningarferlinu auk nokkurs hvítleits rusl.Athugun á hvíta ruslinu reyndist vera fjölliður með svipaða efnafræði og efnið sem sprautað var inn
Birtingartími: 27. apríl 2022