สายฉีดสารเคมีลงหลุม-เหตุใดจึงล้มเหลวประสบการณ์ ความท้าทาย และการประยุกต์ใช้วิธีทดสอบใหม่ๆ

 

กรณี

 

เชิงนามธรรม

Statoil ดำเนินงานในหลายสาขาโดยมีการใช้การฉีดสารยับยั้งตะกรันอย่างต่อเนื่องในหลุมเจาะวัตถุประสงค์คือเพื่อปกป้องท่อด้านบนและวาล์วนิรภัยจาก (Ba/Sr) SO4orCaCOขนาด ในกรณีที่การบีบขนาดอาจทำได้ยากและมีค่าใช้จ่ายสูงในการดำเนินการเป็นประจำ เช่น การผูกมัดเขตใต้ทะเล

 

การฉีดลงหลุมยับยั้งตะกรันอย่างต่อเนื่องเป็นวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมทางเทคนิคในการปกป้องท่อด้านบนและวาล์วนิรภัยในหลุมที่มีศักยภาพในการขยายขนาดเหนือเครื่องบรรจุหีบห่อสำหรับการผลิตโดยเฉพาะในบ่อที่ไม่จำเป็นต้องบีบเป็นประจำเนื่องจากมีศักยภาพในการขยายขนาดในบริเวณใกล้หลุมเจาะ

 

การออกแบบ ใช้งาน และบำรุงรักษาสายฉีดสารเคมีจำเป็นต้องให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับการเลือกใช้วัสดุ คุณสมบัติทางเคมี และการตรวจสอบความดัน อุณหภูมิ รูปแบบการไหล และรูปทรงของระบบอาจทำให้เกิดความท้าทายในการทำงานที่ปลอดภัยความท้าทายได้รับการระบุในสายการฉีดที่ยาวหลายกิโลเมตรตั้งแต่โรงงานผลิตไปจนถึงแม่แบบใต้ทะเลและในวาล์วฉีดที่อยู่ด้านล่างของบ่อ

 

มีการพูดคุยถึงประสบการณ์ภาคสนามที่แสดงให้เห็นถึงความซับซ้อนของระบบฉีดต่อเนื่องใต้หลุมที่เกี่ยวข้องกับปัญหาการตกตะกอนและการกัดกร่อนการศึกษาในห้องปฏิบัติการและการประยุกต์วิธีการใหม่สำหรับคุณสมบัติทางเคมีเป็นตัวแทนความต้องการในการดำเนินการแบบสหสาขาวิชาชีพได้รับการแก้ไขแล้ว

 

การแนะนำ

Statoil ดำเนินงานในหลายสาขาซึ่งมีการฉีดสารเคมีอย่างต่อเนื่องในหลุมเจาะซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการฉีดสารยับยั้งตะกรัน (SI) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อปกป้องท่อด้านบนและวาล์วนิรภัยใต้หลุมเจาะ (DHSV) จาก (Ba/Sr) SO4orCaCO;มาตราส่วน.ในบางกรณี เบรกเกอร์อิมัลชันจะถูกฉีดลงในรูด้านล่างเพื่อเริ่มกระบวนการแยกให้ลึกลงไปในบ่อที่เป็นไปได้ที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง

 

การฉีดลงหลุมยับยั้งตะกรันอย่างต่อเนื่องเป็นวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมทางเทคนิคในการปกป้องส่วนบนของหลุมที่มีศักยภาพในการขยายขนาดเหนือเครื่องบรรจุหีบห่อสำหรับการผลิตอาจแนะนำให้ใช้การฉีดอย่างต่อเนื่องโดยเฉพาะในหลุมที่ไม่จำเป็นต้องบีบเนื่องจากมีศักยภาพในการขยายขนาดต่ำในหลุมเจาะใกล้หรือในกรณีที่การบีบขนาดอาจทำได้ยากและมีค่าใช้จ่ายสูงในการดำเนินการเป็นประจำ เช่น การผูกมัดทุ่งใต้ทะเล

 

Statoil ได้ขยายประสบการณ์ในการฉีดสารเคมีอย่างต่อเนื่องไปยังระบบด้านบนและแม่แบบใต้ทะเล แต่ความท้าทายใหม่คือการนำจุดฉีดเข้าไปในบ่อให้ลึกยิ่งขึ้นการออกแบบ ใช้งาน และบำรุงรักษาสายฉีดสารเคมีจำเป็นต้องให้ความสำคัญเป็นพิเศษในหลายหัวข้อเช่น การเลือกวัสดุ คุณสมบัติทางเคมี และการติดตามความดัน อุณหภูมิ รูปแบบการไหล และรูปทรงของระบบอาจทำให้เกิดความท้าทายในการทำงานที่ปลอดภัยความท้าทายในสายฉีดยาที่ยาว (หลายกิโลเมตร) จากโรงงานผลิตไปยังแม่แบบใต้ทะเลและเข้าไปในวาล์วฉีดที่อยู่ในหลุมได้รับการระบุแล้วรูปที่ 1.ระบบหัวฉีดบางระบบทำงานได้ตามแผนที่วางไว้ ในขณะที่บางระบบล้มเหลวด้วยเหตุผลหลายประการมีการวางแผนการพัฒนาภาคสนามใหม่หลายแห่งสำหรับการฉีดสารเคมีแบบดาวน์โฮล (DHCI);อย่างไรก็ตาม;ในบางกรณีอุปกรณ์ยังไม่ผ่านการรับรองอย่างครบถ้วน

 

การใช้ DHCI ถือเป็นงานที่ซับซ้อนโดยเกี่ยวข้องกับความสมบูรณ์และการออกแบบหลุม เคมีของหลุม ระบบด้านบน และระบบปริมาณสารเคมีของกระบวนการด้านบนสารเคมีจะถูกสูบจากด้านบนผ่านสายฉีดสารเคมีไปยังอุปกรณ์ที่สมบูรณ์และลงสู่บ่อดังนั้นในการวางแผนและการดำเนินโครงการประเภทนี้ความร่วมมือระหว่างหลายสาขาวิชาจึงมีความสำคัญต้องมีการประเมินข้อควรพิจารณาต่างๆ และการสื่อสารที่ดีระหว่างการออกแบบเป็นสิ่งสำคัญวิศวกรกระบวนการ วิศวกรใต้ทะเล และวิศวกรด้านความสมบูรณ์มีส่วนเกี่ยวข้อง โดยเกี่ยวข้องกับหัวข้อเคมีในบ่อ การเลือกวัสดุ การรับประกันการไหล และการจัดการสารเคมีในการผลิตความท้าทายอาจเป็นราชาปืนเคมีหรือความเสถียรของอุณหภูมิ การกัดกร่อน และในบางกรณี ผลกระทบจากสุญญากาศเนื่องจากแรงดันและการไหลเฉพาะที่ในสายการฉีดสารเคมีนอกจากนี้ สภาวะต่างๆ เช่น ความดันสูง อุณหภูมิสูง อัตราก๊าซสูง ศักยภาพในการขยายขนาดสูง จุดฉีดสะดือระยะไกลและลึกในบ่อ ทำให้เกิดความท้าทายทางเทคนิคและข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับสารเคมีที่ฉีดและวาล์วฉีด

 

ภาพรวมของระบบ DHCI ที่ติดตั้งในการปฏิบัติงานของ Statoil แสดงให้เห็นว่าประสบการณ์ไม่ได้ประสบผลสำเร็จเสมอไป ตารางที่ 1 อย่างไรก็ตาม การวางแผนสำหรับการปรับปรุงการออกแบบการฉีด คุณสมบัติทางเคมี การทำงาน และการบำรุงรักษาอยู่ระหว่างดำเนินการความท้าทายแตกต่างกันไปในแต่ละพื้นที่ และปัญหาไม่จำเป็นว่าตัววาล์วฉีดสารเคมีจะไม่ทำงานเสมอไป

 

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ได้มีการเผชิญกับความท้าทายหลายประการเกี่ยวกับสายการฉีดสารเคมีที่ใต้หลุมเจาะในบทความนี้มีตัวอย่างบางส่วนจากประสบการณ์เหล่านี้บทความนี้กล่าวถึงความท้าทายและมาตรการที่ใช้เพื่อแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับสายงาน DHCIมีประวัติสองกรณี;อันหนึ่งเกี่ยวกับการกัดกร่อน และอีกอันเกี่ยวกับราชาปืนเคมีมีการพูดคุยถึงประสบการณ์ภาคสนามที่แสดงให้เห็นถึงความซับซ้อนของระบบฉีดต่อเนื่องใต้หลุมที่เกี่ยวข้องกับปัญหาการตกตะกอนและการกัดกร่อน

 

การศึกษาในห้องปฏิบัติการและการประยุกต์วิธีการใหม่สำหรับคุณสมบัติทางเคมียังได้รับการพิจารณาด้วยวิธีการสูบจ่ายสารเคมี ศักยภาพในการขยายขนาดและการป้องกัน การใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อน และวิธีที่สารเคมีจะส่งผลต่อระบบด้านบนเมื่อสารเคมีถูกผลิตกลับมาเกณฑ์การยอมรับสำหรับการใช้งานทางเคมีเกี่ยวข้องกับปัญหาสิ่งแวดล้อม ประสิทธิภาพ ความจุด้านบนสุดของถัง อัตราปั๊ม ไม่ว่าปั๊มที่มีอยู่จะสามารถนำมาใช้ได้หรือไม่ เป็นต้น คำแนะนำทางเทคนิคต้องขึ้นอยู่กับความเข้ากันได้ของของเหลวและเคมี การตรวจจับสารตกค้าง ความเข้ากันได้ของวัสดุ การออกแบบสายสะดือใต้ทะเล ระบบปริมาณสารเคมี และวัสดุโดยรอบเส้นเหล่านี้สารเคมีอาจจำเป็นต้องยับยั้งไฮเดรตเพื่อป้องกันการเสียบสายฉีดจากการบุกรุกของก๊าซ และสารเคมีจะต้องไม่แข็งตัวระหว่างการขนส่งและการเก็บรักษาในแนวทางภายในที่มีอยู่ มีรายการตรวจสอบสารเคมีที่สามารถนำมาใช้ในแต่ละจุดในระบบคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ความหนืด มีความสำคัญระบบฉีดอาจหมายถึงระยะทาง 3-50 กม. จากสายไหลใต้ทะเลสะดือ และ 1-3 กม. ลงไปในบ่อดังนั้นความเสถียรของอุณหภูมิจึงมีความสำคัญเช่นกันการประเมินผลกระทบปลายน้ำ เช่น ในโรงกลั่นอาจต้องพิจารณาด้วย

 

ระบบฉีดสารเคมีแบบลงหลุม

 

ผลประโยชน์ด้านต้นทุน

 

การฉีดลงหลุมยับยั้งตะกรันอย่างต่อเนื่องเพื่อปกป้อง DHS Vor ท่อการผลิตอาจคุ้มค่าเมื่อเทียบกับการบีบบ่อด้วยตัวยับยั้งตะกรันการใช้งานนี้ช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายต่อชั้นหินเมื่อเทียบกับการบำบัดด้วยการบีบตะกรัน ลดโอกาสที่จะเกิดปัญหาในกระบวนการหลังจากการบีบตะกรัน และให้ความเป็นไปได้ในการควบคุมอัตราการฉีดสารเคมีจากระบบการฉีดด้านบนระบบฉีดยังอาจใช้เพื่อฉีดสารเคมีอื่นๆ อย่างต่อเนื่องในหลุมเจาะ และด้วยเหตุนี้จึงสามารถลดความท้าทายอื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้นเพิ่มเติมที่ปลายน้ำของโรงงานในกระบวนการผลิตได้

 

มีการดำเนินการศึกษาที่ครอบคลุมเพื่อพัฒนากลยุทธ์ขนาด downhole ของ Oseberg S หรือภาคสนามข้อกังวลหลักคือ CaCO;การปรับขนาดในท่อด้านบนและความล้มเหลวของ DHSV ที่อาจเกิดขึ้นได้ข้อพิจารณาด้านกลยุทธ์การจัดการ Oseberg S หรือขนาดสรุปว่าตลอดระยะเวลาสามปี DHCI เป็นโซลูชันที่คุ้มค่าที่สุดในหลุมที่สายการฉีดสารเคมีทำงานอยู่องค์ประกอบต้นทุนหลักที่เกี่ยวข้องกับเทคนิคการแข่งขันของการบีบตะกรันคือน้ำมันที่รอการตัดบัญชีมากกว่าต้นทุนทางเคมี/การดำเนินงานสำหรับการใช้สารยับยั้งตะกรันในการยกแก๊ส ปัจจัยหลักต่อต้นทุนสารเคมีคืออัตราการยกแก๊สที่สูงซึ่งนำไปสู่ความเข้มข้นของ SI สูง เนื่องจากความเข้มข้นจะต้องสมดุลกับอัตราการยกแก๊สเพื่อหลีกเลี่ยงราชาปืนเคมีสำหรับสองหลุมบน Oseberg S หรือที่มีไลน์ DHC I ที่ทำงานได้ดี ตัวเลือกนี้ถูกเลือกไว้เพื่อปกป้อง DHS V จาก CaCO;การปรับขนาด

 

ระบบหัวฉีดและวาล์วต่อเนื่อง

 

โซลูชันการทำให้สมบูรณ์ที่มีอยู่ซึ่งใช้ระบบการฉีดสารเคมีแบบต่อเนื่องเผชิญกับความท้าทายในการป้องกันการอุดตันของท่อคาปิลารีโดยทั่วไป ระบบหัวฉีดประกอบด้วยเส้นฝอยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) 1/4” หรือ 3/8” เชื่อมต่อกับท่อร่วมที่พื้นผิว ป้อนผ่านและเชื่อมต่อกับที่แขวนท่อที่ด้านรูปวงแหวนของท่อเส้นคาปิลลารีจะถูกยึดเข้ากับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อการผลิตด้วยแคลมป์คอท่อแบบพิเศษ และไหลไปด้านนอกของท่อไปจนถึงแกนหมุนสำหรับการฉีดสารเคมีโดยทั่วไปแล้ว ด้ามสักหลาดจะถูกวางไว้ที่ต้นทางของ DHS V หรือลึกลงไปในบ่อ โดยมีจุดประสงค์เพื่อให้สารเคมีที่ฉีดมีเวลาการกระจายตัวที่เพียงพอ และเพื่อวางสารเคมีในบริเวณที่พบกับความท้าทาย

 

ที่วาล์วฉีดสารเคมี รูปที่ 2 คาร์ทริดจ์ขนาดเล็กเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.5 นิ้วจะมีเช็ควาล์วซึ่งป้องกันไม่ให้ของเหลวในหลุมเจาะเข้าไปในแนวเส้นเลือดฝอยมันเป็นเพียงก้านเล็กๆ ที่กำลังขี่อยู่บนสปริงแรงสปริงจะกำหนดและคาดการณ์แรงดันที่จำเป็นในการเปิดก้านวาล์วออกจากที่นั่งซีลเมื่อสารเคมีเริ่มไหล ก้านวาล์วจะถูกยกขึ้นจากที่นั่งและเปิดเช็ควาล์ว

 

จำเป็นต้องติดตั้งเช็ควาล์วสองตัววาล์วหนึ่งตัวเป็นสิ่งกีดขวางหลักที่ป้องกันไม่ให้ของเหลวในหลุมเจาะเข้าสู่แนวเส้นเลือดฝอยมีแรงดันเปิดค่อนข้างต่ำ (2-15bars) หากความดันอุทกสถิตภายในเส้นเส้นเลือดฝอยน้อยกว่าความดันของหลุมเจาะ ของเหลวในหลุมเจาะจะพยายามเข้าไปในเส้นของเส้นเลือดฝอยเช็ควาล์วอีกอันมีแรงดันเปิดผิดปกติอยู่ที่ 130-250 บาร์ และเรียกว่าระบบป้องกันท่อรูปตัวยูวาล์วนี้จะป้องกันไม่ให้สารเคมีภายในท่อของเส้นเลือดฝอยไหลเข้าสู่หลุมเจาะอย่างอิสระ หากความดันอุทกสถิตภายในท่อของเส้นเลือดฝอยมากกว่าความดันของหลุมเจาะที่จุดฉีดสารเคมีภายในท่อการผลิต

 

นอกจากเช็ควาล์วทั้งสองตัวแล้ว โดยปกติแล้วจะมีตัวกรองแบบอินไลน์ จุดประสงค์คือเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีเศษใด ๆ ที่อาจเป็นอันตรายต่อความสามารถในการปิดผนึกของระบบเช็ควาล์ว

 

ขนาดของเช็ควาล์วที่อธิบายไว้นั้นค่อนข้างเล็ก และความสะอาดของของไหลที่ฉีดถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานเชื่อกันว่าเศษต่างๆ ในระบบสามารถถูกชะล้างออกไปได้โดยการเพิ่มอัตราการไหลภายในเส้นเส้นเลือดฝอย เพื่อให้เช็ควาล์วเปิดออกโดยเจตนา

 

เมื่อเช็ควาล์วเปิด ความดันที่ไหลจะลดลงอย่างรวดเร็วและแพร่กระจายขึ้นไปตามเส้นเส้นเลือดฝอยจนกระทั่งความดันเพิ่มขึ้นอีกครั้งเช็ควาล์วจะปิดจนกว่าสารเคมีจะไหลสร้างแรงดันเพียงพอที่จะเปิดวาล์วผลที่ได้คือการแกว่งของแรงดันในระบบเช็ควาล์วยิ่งแรงดันเปิดของระบบเช็ควาล์วสูงขึ้น พื้นที่การไหลก็จะน้อยลงเมื่อเช็ควาล์วเปิด และระบบพยายามที่จะบรรลุสภาวะสมดุล

 

วาล์วฉีดสารเคมีมีแรงดันเปิดค่อนข้างต่ำและหากความดันท่อที่จุดทางเข้าสารเคมีน้อยกว่าผลรวมของความดันไฮโดรสแตติกของสารเคมีภายในเส้นคาปิลลารีบวกกับแรงดันเปิดเช็ควาล์ว ใกล้สุญญากาศหรือสุญญากาศจะเกิดขึ้นที่ส่วนบนของเส้นคาปิลลารีเมื่อการฉีดสารเคมีหยุดหรือการไหลของสารเคมีต่ำ สภาวะใกล้สุญญากาศจะเริ่มเกิดขึ้นในส่วนบนของเส้นคาปิลารี

 

ระดับสุญญากาศขึ้นอยู่กับความดันของหลุมเจาะ ความถ่วงจำเพาะของส่วนผสมทางเคมีที่ฉีดซึ่งใช้ภายในท่อคาปิลลารี ความดันเปิดเช็ควาล์วที่จุดฉีด และอัตราการไหลของสารเคมีภายในท่อคาปิลารีสภาพของหลุมจะแตกต่างกันไปตลอดอายุการใช้งานของสนาม และโอกาสที่จะเกิดสุญญากาศก็จะแปรผันตามการทำงานล่วงเวลาด้วยสิ่งสำคัญคือต้องตระหนักถึงสถานการณ์นี้เพื่อพิจารณาและป้องกันอย่างถูกต้องก่อนที่ความท้าทายที่คาดหวังจะเกิดขึ้น

 

เมื่อรวมกับอัตราการฉีดที่ต่ำ โดยทั่วไปแล้วตัวทำละลายที่ใช้ในการใช้งานประเภทนี้จะเกิดการระเหยซึ่งทำให้เกิดผลกระทบที่ยังไม่ได้รับการสำรวจอย่างเต็มที่ผลกระทบเหล่านี้อาจเกิดจากการตกตะกอนของของแข็ง เช่น โพลีเมอร์ เมื่อตัวทำละลายระเหย

 

นอกจากนี้ เซลล์กัลวานิกยังสามารถเกิดขึ้นได้ในเฟสการเปลี่ยนผ่านระหว่างพื้นผิวของเหลวของสารเคมีและไอที่เต็มไปด้วยเฟสก๊าซใกล้สุญญากาศด้านบนสิ่งนี้สามารถนำไปสู่การกัดกร่อนแบบรูพรุนเฉพาะที่ภายในเส้นเส้นเลือดฝอยอันเป็นผลมาจากความรุนแรงของสารเคมีที่เพิ่มขึ้นภายใต้สภาวะเหล่านี้สะเก็ดหรือผลึกเกลือที่ก่อตัวเป็นฟิล์มภายในเส้นเส้นเลือดฝอยเมื่อแห้งภายในอาจทำให้เส้นฝอยติดขัดหรืออุดตันได้

 

ปรัชญากั้นอย่างดี

 

เมื่อออกแบบโซลูชันบ่อน้ำที่แข็งแกร่ง Statoil กำหนดให้มีความปลอดภัยของบ่อน้ำตลอดเวลาตลอดวงจรชีวิตของบ่อน้ำดังนั้น Statoil จึงกำหนดให้มีสิ่งกีดขวางสองหลุมที่เป็นอิสระเหมือนเดิมรูปที่ 3 แสดงแผนผังสิ่งกีดขวางหลุมที่ไม่ปกติ โดยที่สีฟ้าแสดงถึงสิ่งกีดขวางหลุมปฐมภูมิในกรณีนี้คือท่อการผลิตสีแดงแสดงถึงเปลือกกั้นรองปลอกทางด้านซ้ายมือในภาพร่าง การฉีดสารเคมีจะแสดงเป็นเส้นสีดำโดยมีจุดฉีดไปที่ท่อการผลิตในบริเวณที่มีเครื่องหมายสีแดง (แผงกั้นรอง)การนำระบบฉีดสารเคมีเข้าไปในหลุม ทั้งอุปสรรคของหลุมเจาะหลักและรองจะตกอยู่ในอันตราย

 

ประวัติกรณีการกัดกร่อน

 

ลำดับเหตุการณ์

 

การฉีดสารยับยั้งตะกรันทางเคมีในหลุมเจาะได้ถูกนำมาใช้ในแหล่งน้ำมันที่ดำเนินการโดย Statoil บนไหล่ทวีปนอร์เวย์ในกรณีนี้ สารยับยั้งตะกรันที่ใช้แต่เดิมมีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับการใช้งานด้านบนและใต้ทะเลความสมบูรณ์ของหลุมตามมาด้วยการติดตั้ง DHCIpointat2446mMD, รูปที่ 3การฉีดลงหลุมของตัวยับยั้งตะกรันด้านบนเริ่มต้นโดยไม่มีการทดสอบสารเคมีเพิ่มเติม

 

หลังจากหนึ่งปีของการทำงาน พบว่ามีการรั่วไหลในระบบฉีดสารเคมีและเริ่มการตรวจสอบการรั่วไหลส่งผลเสียต่อสิ่งกีดขวางของบ่อน้ำเหตุการณ์ที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นในบ่อน้ำหลายแห่ง และบ่อบางแห่งต้องปิดลงในขณะที่การสืบสวนยังดำเนินอยู่

 

ท่อการผลิตถูกดึงและศึกษาอย่างละเอียดการโจมตีของการกัดกร่อนจำกัดอยู่เพียงด้านหนึ่งของท่อ และข้อต่อของท่อบางส่วนก็สึกกร่อนมากจนมีรูทะลุเข้าไปจริงๆเหล็กโครเมียม 3% หนาประมาณ 8.5 มม. สลายตัวในเวลาน้อยกว่า 8 เดือนการกัดกร่อนหลักเกิดขึ้นที่ส่วนบนของหลุม ตั้งแต่หัวหลุมลงไปถึงประมาณ 380 เมตร MD และข้อต่อท่อที่สึกกร่อนที่แย่ที่สุดพบที่ประมาณ 350 เมตร MDพบว่ามีการกัดกร่อนเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยที่ระดับความลึกนี้ แต่พบเศษซากจำนวนมากบนท่อ OD

 

ปลอกขนาด 9-5/8 นิ้วก็ถูกตัดและดึงออกเช่นกัน และสังเกตเห็นผลกระทบที่คล้ายกันโดยมีการกัดกร่อนบริเวณส่วนบนของบ่อเพียงด้านเดียวเท่านั้นการรั่วไหลที่เกิดขึ้นมีสาเหตุมาจากการระเบิดส่วนที่อ่อนแอของท่อ

 

วัสดุสายฉีดสารเคมีคืออัลลอยด์ 825

 

คุณสมบัติทางเคมี

 

คุณสมบัติทางเคมีและการทดสอบการกัดกร่อนเป็นจุดสนใจที่สำคัญในคุณสมบัติของสารยับยั้งตะกรัน และสารยับยั้งตะกรันจริงได้รับการรับรองและนำไปใช้ในการใช้งานด้านบนและใต้ทะเลเป็นเวลาหลายปีเหตุผลในการใช้หลุมเจาะทางเคมีจริงคือการปรับปรุงคุณสมบัติด้านสิ่งแวดล้อมโดยการแทนที่สารเคมีหลุมเจาะที่มีอยู่ อย่างไรก็ตาม สารยับยั้งตะกรันถูกใช้ที่อุณหภูมิโดยรอบด้านบนและก้นทะเลเท่านั้น (4-20°C)เมื่อฉีดเข้าไปในบ่อ อุณหภูมิของสารเคมีอาจสูงถึง 90°C แต่ไม่มีการทดสอบเพิ่มเติมที่อุณหภูมินี้

 

ซัพพลายเออร์เคมีภัณฑ์ได้ดำเนินการทดสอบการกัดกร่อนเบื้องต้น และผลลัพธ์พบว่าเหล็กกล้าคาร์บอนที่อุณหภูมิสูงอยู่ที่ 2-4 มม./ปีในระหว่างระยะนี้ จะต้องมีส่วนร่วมขั้นต่ำในความสามารถทางเทคนิคด้านวัสดุของผู้ปฏิบัติงานการทดสอบใหม่ได้ดำเนินการในภายหลังโดยผู้ปฏิบัติงาน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสารยับยั้งตะกรันมีฤทธิ์กัดกร่อนสูงสำหรับวัสดุในท่อการผลิตและปลอกการผลิต โดยมีอัตราการกัดกร่อนเกิน 70 มม./ปีวัสดุสายการฉีดสารเคมีอัลลอยด์ 825 ไม่ได้ทดสอบกับสารยับยั้งตะกรันก่อนการฉีดอุณหภูมิของบ่ออาจสูงถึง 90°C และควรทำการทดสอบอย่างเพียงพอภายใต้สภาวะเหล่านี้

 

การตรวจสอบยังเผยให้เห็นว่าสารยับยั้งตะกรันที่เป็นสารละลายเข้มข้นได้รายงาน pH ที่ <3.0อย่างไรก็ตาม ไม่ได้วัดค่า pHต่อมาค่า pH ที่วัดได้แสดงค่า pH 0-1 ต่ำมากสิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงความจำเป็นในการวัดค่าและการพิจารณาวัสดุ นอกเหนือจากค่า pH ที่กำหนด

 

การตีความผลลัพธ์

 

สายฉีด (รูปที่ 3) ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้แรงดันอุทกสถิตของตัวยับยั้งตะกรันที่เกินแรงดันในบ่อที่จุดฉีดสารยับยั้งถูกฉีดที่ความดันสูงกว่าที่มีอยู่ในหลุมเจาะซึ่งส่งผลให้เกิดเอฟเฟกต์ท่อ U เมื่อปิดบ่อน้ำวาล์วจะเปิดโดยมีแรงดันสูงในท่อฉีดมากกว่าในบ่อเสมอสุญญากาศหรือการระเหยในสายฉีดจึงอาจเกิดขึ้นได้อัตราการกัดกร่อนและความเสี่ยงของการเกิดรูพรุนมีมากที่สุดในบริเวณการเปลี่ยนผ่านของก๊าซ/ของเหลวเนื่องจากการระเหยของตัวทำละลายการทดลองในห้องปฏิบัติการโดยใช้คูปองยืนยันทฤษฎีนี้ในบ่อที่เกิดการรั่วไหล รูทั้งหมดในสายฉีดจะอยู่ที่ส่วนบนของสายฉีดสารเคมี

 

รูปที่ 4 แสดงภาพถ่ายของแนว DHC I ที่มีการกัดกร่อนแบบรูพรุนอย่างมีนัยสำคัญการกัดกร่อนที่เห็นบนท่อการผลิตด้านนอกบ่งชี้ถึงการสัมผัสสารยับยั้งตะกรันจากจุดรั่วซึมของรูพรุนการรั่วไหลมีสาเหตุมาจากการกัดกร่อนแบบรูเข็มโดยสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง และการรั่วไหลผ่านสายฉีดสารเคมีเข้าไปในท่อการผลิตสารยับยั้งตะกรันถูกพ่นจากเส้นคาปิลลารีแบบหลุมไปยังปลอกและท่อ และเกิดการรั่วไหลผลที่ตามมาของการรั่วไหลในสายฉีดยังไม่ได้รับการพิจารณาสรุปได้ว่าการกัดกร่อนของปลอกและท่อเป็นผลมาจากสารยับยั้งตะกรันเข้มข้นที่อธิษฐานจากเส้นเส้นเลือดฝอยแบบหลุมไปยังปลอกและท่อ รูปที่ 5

 

ในกรณีนี้วิศวกรที่มีความสามารถด้านวัสดุขาดการมีส่วนร่วมยังไม่ได้ทดสอบการกัดกร่อนของสารเคมีบนสาย DHCI และไม่ได้ประเมินผลรองเนื่องจากการรั่วไหลเช่น วัสดุโดยรอบสามารถทนต่อการสัมผัสสารเคมีได้หรือไม่

 

ประวัติคดีราชาปืนเคมี

 

ลำดับเหตุการณ์

 

กลยุทธ์การป้องกันตะกรันสำหรับสนาม HP HT คือการฉีดสารยับยั้งตะกรันอย่างต่อเนื่องที่ต้นน้ำของวาล์วนิรภัยใต้หลุมเจาะมีการระบุศักยภาพในการปรับขนาดแคลเซียมคาร์บอเนตอย่างรุนแรงในบ่อน้ำหนึ่งในความท้าทายคืออุณหภูมิสูง อัตราการผลิตก๊าซและคอนเดนเสทสูง รวมกับอัตราการผลิตน้ำต่ำข้อกังวลในการฉีดสารยับยั้งตะกรันคือตัวทำละลายจะถูกกำจัดออกเนื่องจากอัตราการผลิตก๊าซที่สูง และราชาปืนของสารเคมีจะเกิดขึ้นที่จุดฉีดที่ต้นน้ำของวาล์วนิรภัยในบ่อ รูปที่ 1

 

ในระหว่างคุณสมบัติของสารยับยั้งตะกรัน จุดเน้นอยู่ที่ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่สภาวะ HP HT รวมถึงพฤติกรรมในระบบกระบวนการด้านบน (อุณหภูมิต่ำ)การตกตะกอนของสารยับยั้งตะกรันในท่อการผลิตเนื่องจากอัตราก๊าซสูงเป็นปัญหาหลักการทดสอบในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าสารยับยั้งตะกรันอาจตกตะกอนและเกาะติดกับผนังท่อดังนั้นการทำงานของวาล์วนิรภัยจึงอาจเอาชนะความเสี่ยงได้

 

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าหลังจากใช้งานไปสองสามสัปดาห์ สายเคมีก็รั่วสามารถตรวจสอบความดันของหลุมเจาะที่เกจพื้นผิวที่ติดตั้งในแนวคาปิลลารีได้เส้นถูกแยกออกเพื่อให้ได้ความสมบูรณ์ที่ดี

 

สายฉีดสารเคมีถูกดึงออกจากบ่อ เปิดและตรวจสอบเพื่อวินิจฉัยปัญหาและค้นหาสาเหตุที่เป็นไปได้ของความล้มเหลวดังที่เห็นในรูปที่ 6 พบตะกอนในปริมาณที่มีนัยสำคัญ และการวิเคราะห์ทางเคมีพบว่าบางส่วนเป็นตัวยับยั้งตะกรันตะกอนอยู่ที่ซีล และก้านวาล์วและวาล์วไม่สามารถทำงานได้

 

ความล้มเหลวของวาล์วเกิดจากเศษภายในระบบวาล์วที่ขัดขวางไม่ให้เช็ควาล์วกินบนที่นั่งโลหะต่อโลหะมีการตรวจสอบเศษซากและอนุภาคหลักได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเศษโลหะ ซึ่งอาจเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการติดตั้งสายฝอยนอกจากนี้ ยังพบเศษสีขาวบางส่วนที่เช็ควาล์วทั้งสองตัว โดยเฉพาะที่ด้านหลังของวาล์วนี่คือด้านแรงดันต่ำ กล่าวคือด้านนั้นจะสัมผัสกับของเหลวในหลุมเจาะเสมอในตอนแรก เชื่อกันว่านี่เป็นเศษซากจากหลุมเจาะการผลิตเนื่องจากวาล์วถูกเปิดค้างและสัมผัสกับของเหลวจากหลุมเจาะแต่การตรวจสอบเศษซากนั้นพิสูจน์แล้วว่าเป็นโพลีเมอร์ที่มีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกับสารเคมีที่ใช้เป็นตัวยับยั้งตะกรันสิ่งนี้ดึงดูดความสนใจของเรา และ Statoil ต้องการสำรวจสาเหตุที่อยู่เบื้องหลังเศษโพลีเมอร์เหล่านี้ที่มีอยู่ในเส้นฝอย

 

คุณสมบัติทางเคมี

 

ในสาขา HP HT มีความท้าทายมากมายเกี่ยวกับการเลือกใช้สารเคมีที่เหมาะสมเพื่อบรรเทาปัญหาการผลิตต่างๆในคุณสมบัติของสารยับยั้งตะกรันสำหรับการเจาะลงหลุมอย่างต่อเนื่อง การทดสอบต่อไปนี้ถูกดำเนินการ:

• ความเสถียรของผลิตภัณฑ์
• อายุความร้อน
• การทดสอบประสิทธิภาพแบบไดนามิก
• ความเข้ากันได้กับชั้นน้ำและสารยับยั้งไฮเดรต (MEG)
• การทดสอบราชาปืนแบบคงที่และไดนามิก
• ข้อมูลการละลายน้ำ สารเคมีสด และ MEG

 

สารเคมีจะถูกฉีดตามอัตราปริมาณที่กำหนดไว้ แต่การผลิตน้ำไม่จำเป็นต้องคงที่เสมอไป เช่น การเติมน้ำในระหว่างทากน้ำ เมื่อสารเคมีเข้าไปในหลุมเจาะ จะถูกพบกับกระแสก๊าซไฮโดรคาร์บอนที่ร้อนและไหลเร็วซึ่งคล้ายกับการฉีดสารยับยั้งตะกรันในงานยกแก๊ส (Fleming etal.2003) ร่วมกับ

อุณหภูมิของก๊าซสูง ความเสี่ยงในการลอกตัวทำละลายมีสูงมาก และปืนคิงอาจทำให้วาล์วฉีดอุดตันได้นี่เป็นความเสี่ยงแม้กระทั่งสำหรับสารเคมีที่สร้างด้วยตัวทำละลายที่มีจุดเดือดสูง/ความดันไอต่ำ และสารลดความดันไออื่นๆ (VPD's) ในกรณีที่มีการอุดตันบางส่วน การไหลของน้ำในชั้นหิน MEG และ/หรือสารเคมีสดจะต้องสามารถกำจัดออกได้ หรือละลายสารเคมีที่ขาดน้ำหรือหลุดออกมาอีกครั้ง

 

ในกรณีนี้ แท่นทดสอบในห้องปฏิบัติการแบบใหม่ได้รับการออกแบบเพื่อจำลองสภาวะการไหลใกล้กับพอร์ตการฉีดที่ HP/HTg เป็นระบบการผลิตผลลัพธ์จากการทดสอบ Dynamic Gun King แสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไขการใช้งานที่นำเสนอ มีการบันทึกการสูญเสียตัวทำละลายอย่างมีนัยสำคัญสิ่งนี้อาจนำไปสู่ราชาปืนที่รวดเร็วและการปิดกั้นเส้นทางการไหลในที่สุดงานจึงแสดงให้เห็นว่ามีความเสี่ยงที่มีนัยสำคัญสำหรับการฉีดสารเคมีอย่างต่อเนื่องในบ่อเหล่านี้ก่อนการผลิตน้ำ และนำไปสู่การตัดสินใจที่จะปรับขั้นตอนการเริ่มต้นตามปกติสำหรับสาขานี้ ทำให้การฉีดสารเคมีล่าช้าออกไปจนกว่าจะตรวจพบการทะลุทะลวงของน้ำ

 

คุณสมบัติของสารยับยั้งตะกรันสำหรับการเจาะลงหลุมอย่างต่อเนื่องมีการให้ความสำคัญสูงที่การแยกตัวทำละลายและตัวยับยั้งตะกรันของตัวยับยั้งตะกรันที่จุดฉีดและในแนวการไหล แต่ยังไม่มีการประเมินศักยภาพของตัวป้องกันตะกรันในวาล์วฉีดเองวาล์วฉีดอาจล้มเหลวเนื่องจากการสูญเสียตัวทำละลายอย่างมีนัยสำคัญและการกระจายตัวของปืนอย่างรวดเร็ว รูปที่ 6 ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการมีมุมมองแบบองค์รวมของระบบถือเป็นสิ่งสำคัญไม่เพียงแต่มุ่งเน้นไปที่ความท้าทายในการผลิตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับการฉีดสารเคมีด้วย เช่น วาล์วฉีด

 

ประสบการณ์จากสาขาอื่นๆ

 

รายงานแรกเริ่มฉบับหนึ่งเกี่ยวกับปัญหาเกี่ยวกับสายการฉีดสารเคมีในระยะไกลนั้นมาจากสนามดาวเทียม Gull fak sandVig dis (Osa etal.2001) สายฉีดใต้ทะเลถูกปิดกั้นจากการก่อตัวของไฮเดรตภายในเส้นเนื่องจากการบุกรุกของก๊าซจากของเหลวที่ผลิต เข้าไปในท่อผ่านวาล์วฉีดมีการพัฒนาแนวปฏิบัติใหม่สำหรับการพัฒนาสารเคมีในการผลิตใต้ทะเลข้อกำหนดประกอบด้วยการกำจัดอนุภาค (การกรอง) และการเติมตัวยับยั้งไฮเดรต (เช่น ไกลคอล) ให้กับตัวยับยั้งตะกรันที่เป็นน้ำทั้งหมดที่จะฉีดที่แม่แบบใต้ทะเลนอกจากนี้ยังพิจารณาความเสถียรทางเคมี ความหนืด และความเข้ากันได้ (ของเหลวและวัสดุ) อีกด้วยข้อกำหนดเหล่านี้ได้ถูกนำมาเพิ่มเติมในระบบ Statoil และรวมถึงการฉีดสารเคมีที่ใต้หลุมเจาะ

 

ในระหว่างขั้นตอนการพัฒนาของ Oseberg S หรือในสนาม มีการตัดสินใจว่าหลุมทั้งหมดควรจะเสร็จสิ้นด้วยระบบ DHC I (Fleming etal.2006) วัตถุประสงค์คือเพื่อป้องกัน CaCO ปรับขนาดในท่อด้านบนโดยการฉีด SIหนึ่งในความท้าทายที่สำคัญเกี่ยวกับสายการฉีดสารเคมีคือการบรรลุการสื่อสารระหว่างพื้นผิวและช่องทางออกที่ด้านล่างเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อฉีดสารเคมีแคบลงจาก 7 มม. เหลือ 0.7 มม. (ID) รอบๆ วาล์วนิรภัยวงแหวน เนื่องจากพื้นที่จำกัดและความสามารถของของเหลวในการลำเลียงผ่านส่วนนี้มีอิทธิพลต่ออัตราความสำเร็จหลุมแท่นหลายแห่งมีสายฉีดสารเคมีที่เสียบอยู่ แต่ไม่ทราบสาเหตุขบวนของเหลวต่างๆ (ไกลคอล น้ำมันดิบ คอนเดนเสท ไซลีน สารยับยั้งตะกรัน น้ำ ฯลฯ) ได้รับการทดสอบในห้องปฏิบัติการเพื่อหาความหนืดและความเข้ากันได้ และสูบไปข้างหน้าและในการไหลย้อนกลับเพื่อเปิดท่ออย่างไรก็ตาม ไม่สามารถสูบสารยับยั้งขนาดเป้าหมายลงไปจนสุดวาล์วฉีดสารเคมีได้นอกจากนี้ ยังพบภาวะแทรกซ้อนจากการตกตะกอนของตัวยับยั้งขนาดฟอสโฟเนตร่วมกับน้ำเกลือ CaCl z ที่ตกค้างในบ่อเดียวและตัวยับยั้งขนาด gun king ภายในบ่อที่มีอัตราส่วนน้ำมันแก๊สสูงและการตัดน้ำต่ำ (Fleming etal.2006)

 

บทเรียนที่ได้รับ

 

การพัฒนาวิธีทดสอบ

 

บทเรียนหลักที่ได้เรียนรู้จากความล้มเหลวของระบบ DHC I เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพทางเทคนิคของสารยับยั้งตะกรัน และไม่เกี่ยวกับการทำงานและการฉีดสารเคมีการฉีดท็อปไซด์และการฉีดใต้ทะเลทำหน้าที่ล่วงเวลาได้ดีอย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้งานได้ขยายไปถึงการฉีดสารเคมีลงหลุมโดยไม่มีการปรับปรุงวิธีการตรวจสอบคุณสมบัติทางเคมีที่สอดคล้องกันประสบการณ์ของ Statoil จากกรณีภาคสนามทั้งสองกรณีที่นำเสนอคือ เอกสารที่ใช้ควบคุมหรือแนวทางปฏิบัติสำหรับคุณสมบัติทางเคมี จะต้องได้รับการอัปเดตให้รวมการใช้งานทางเคมีประเภทนี้ด้วยความท้าทายหลักสองประการที่ได้รับการระบุ ได้แก่ i) สุญญากาศในสายฉีดสารเคมี และ ii) การตกตะกอนของสารเคมีที่อาจเกิดขึ้น

 

การระเหยของสารเคมีอาจเกิดขึ้นบนท่อการผลิต (ดังที่เห็นในกรณีปืนคิง) และในท่อฉีด (มีการระบุส่วนต่อประสานชั่วคราวในกรณีสุญญากาศ) มีความเสี่ยงที่ตะกอนเหล่านี้อาจถูกเคลื่อนย้ายไปตามการไหลและ เข้าไปในวาล์วฉีดและเข้าไปในบ่อต่อไปวาล์วฉีดมักจะได้รับการออกแบบโดยมีตัวกรองอยู่ต้นน้ำของจุดฉีด ซึ่งถือเป็นความท้าทาย เนื่องจากในกรณีที่เกิดการตกตะกอน ตัวกรองนี้อาจเสียบปลั๊กทำให้วาล์วทำงานล้มเหลว

 

การสังเกตและข้อสรุปเบื้องต้นจากบทเรียนที่ได้เรียนรู้ส่งผลให้มีการศึกษาในห้องปฏิบัติการอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้วัตถุประสงค์โดยรวมคือการพัฒนาวิธีการรับรองคุณสมบัติใหม่เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่คล้ายกันในอนาคตในการศึกษานี้ มีการดำเนินการทดสอบต่างๆ และวิธีการห้องปฏิบัติการหลายวิธีได้รับการออกแบบ (พัฒนาตามลำดับ) เพื่อตรวจสอบสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับความท้าทายที่ระบุ

• กรองการอุดตันและความคงตัวของผลิตภัณฑ์ในระบบปิด
• ผลของการสูญเสียตัวทำละลายบางส่วนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี
• ผลกระทบของการสูญเสียตัวทำละลายบางส่วนภายในเส้นเลือดฝอยต่อการก่อต