Beheko injekzio kimikoen lerroak-Zergatik huts egiten dute?Esperientziak, Erronkak eta Proba Metodo Berrien Aplikazioa
Copyright 2012, Petrolioko Ingeniarien Elkartea
Abstraktua
Statoil-ek eskala inhibitzaileen injekzio jarraitua aplikatzen duen hainbat eremu ari da lanean.Helburua goiko hodiak eta segurtasun-balbula (Ba/Sr) SO4 edo CaCOtik babestea da;eskala, eskala estutzea aldian-aldian egitea zaila eta garestia izan daitekeen kasuetan, adibidez, itsaspeko eremuak lotzea.
Eskala inhibitzaileen zuloan etengabe injekzioa teknikoki irtenbide egokia da ekoizpen-enbalatzailearen gainetik eskalatzeko potentziala duten putzuetan goiko hodiak eta segurtasun-balbula babesteko;batez ere, aldian-aldian estutu behar ez duten putzuetan eskalatzeko potentzialaren ondorioz gertuko zundaketaren eremuan.
Injekzio kimikoen lineak diseinatzeak, ustiatzeak eta mantentzeak materialaren hautaketari, kualifikazio kimikoari eta monitorizazioari arreta berezia eskatzen dio.Presioak, tenperaturak, emari-erregimenek eta sistemaren geometriak funtzionamendu segururako erronkak sor ditzakete.Erronkak identifikatu dira hainbat kilometrotako injekzio-lerroetan, ekoizpen-instalaziotik itsaspeko txantiloiraino eta putzuetan beherako injekzio-balbuletan.
Zuloan beherako injekzio sistema jarraituen konplexutasuna prezipitazio eta korrosio arazoei dagokienez erakusten duten eremuko esperientziak eztabaidatzen dira.Laborategiko azterketak eta kualifikazio kimikorako metodo berrien aplikazioa ordezkatuta.Diziplina anitzeko ekintzen beharrei erantzuten zaie.
Sarrera
Statoil-ek hainbat eremu lantzen ari da, non hobietan produktu kimikoen etengabeko injekzioa aplikatu den.Honek, batez ere, eskala inhibitzailea (SI) injektatzen du, non helburua goiko hodiak eta zuloko segurtasun balbula (DHSV) (Ba/Sr) SO4 edo CaCOtik babestea den;eskala.Zenbait kasutan, emultsio-hausleak zuloan injektatzen dira bereizketa-prozesua tenperatura altu erlatibo batean putzuan ahalik eta sakonenean hasteko.
Eskala-inhibitzaileen zuloaren beheranzko etengabeko injekzio irtenbide tekniko egokia da produkzio-paketagailuaren gainetik eskalatzeko potentziala duten putzuen goiko aldea babesteko.Etengabeko injekzioa gomendatu daiteke batez ere estutu behar ez duten putzuetan, gertuko zuloan eskalatze-potentzial txikia delako;edo eskala estutzea erregularki egitea zaila eta garestia izan daitekeen kasuetan, adibidez, itsaspeko eremuak lotzea.
Statoil-ek etengabeko injekzio kimikoan esperientzia zabaldu du goiko aldean sistemetara eta itsaspeko txantiloietara, baina erronka berria da injekzio-puntua putzuan sakontzea.Injekzio kimikoen lineak diseinatzeak, ustiatzeak eta mantentzeak hainbat gairi buruzko arreta gehiago eskatzen du;hala nola, materialen hautaketa, kualifikazio kimikoa eta jarraipena.Presioak, tenperaturak, emari-erregimenek eta sistemaren geometriak funtzionamendu segururako erronkak sor ditzakete.Ekoizpen-instalaziotik itsaspeko txantiloiraino eta putzuetan beherako injekzio-balbuletan dauden (hainbat kilometro) injekzio-lerroen erronkak identifikatu dira;1. irudia.Injekzio sistemek planaren arabera funtzionatu dute, eta beste batzuek, berriz, hainbat arrazoirengatik.Hainbat eremu-garapen berri aurreikusten dira zuloko injekzio kimikorako (DHCI);hala ere;zenbait kasutan ekipoak oraindik ez dira guztiz kualifikatuak izan.
DHCI aplikazioa zeregin konplexua da.Osaketa eta putzuen diseinuak, putzuen kimika, goiko aldeko sistema eta goiko aldeko prozesuaren dosifikazio kimikoko sistema dakar.Produktu kimikoa goialdetik injekzio kimikoko linearen bidez ponpatuko da osatze-ekiporaino eta putzura behera.Horregatik, proiektu mota hau planifikatzeko eta gauzatzeko, hainbat diziplinen arteko lankidetza funtsezkoa da.Hainbat kontu ebaluatu behar dira eta diseinuan zehar komunikazio ona garrantzitsua da.Prozesu ingeniariek, itsaspeko ingeniariek eta osatze ingeniariek parte hartzen dute, putzuen kimika, materialen aukeraketa, fluxuaren bermea eta ekoizpen kimikoen kudeaketaren gaiak jorratzen dituztenak.Erronkak pistola kimikoen erregea edo tenperaturaren egonkortasuna, korrosioa eta kasu batzuetan huts efektua izan daitezke injekzio kimikoen lerroan tokiko presio eta fluxu efektuen ondorioz.Horiez gain, presio altua, tenperatura altua, gas tasa altua, eskalatze potentzial handia bezalako baldintzak,distantzia luzeko zilbor-puntua eta sakoneko injekzio-puntua putzuan, erronka eta eskakizun tekniko desberdinak ematen dizkio injektatutako produktu kimikoari eta injekzio-balbulari.
Statoil operazioetan instalatutako DHCI sistemen ikuspegi orokorrak erakusten du esperientzia ez dela beti arrakastatsua izan.Erronkak eremu batetik bestera aldatu egiten dira, eta arazoa ez da zertan injekzio kimikoen balbula bera ez dabilela.
Azken urteotan, hobietako injekzio kimikoen lineari buruzko hainbat erronka bizi izan dira.Lan honetan esperientzia hauetatik zenbait adibide ematen dira.Artikuluak DHCI linearekin lotutako arazoak konpontzeko hartutako erronkak eta neurriak aztertzen ditu.Bi kasu historia ematen dira;bat korrosioari buruz eta beste bat pistola kimikoari buruzkoa.Zuloan beherako injekzio sistema jarraituen konplexutasuna prezipitazio eta korrosio arazoei dagokienez erakusten duten eremuko esperientziak eztabaidatzen dira.
Laborategiko azterketak eta kualifikazio kimikorako metodo berrien aplikazioa ere kontuan hartzen dira;produktu kimikoa nola ponpatu, eskalatze potentziala eta prebentzioa, ekipoen aplikazio konplexua eta produktu kimikoak nola eragingo dion goiko sistemari kimikoa itzultzen denean.Aplikazio kimikoetarako irizpideak onartzea ingurumen-arazoak, eraginkortasuna, biltegiratze-gaitasuna goiko aldean, ponpa-tasa, dagoen ponpa erabil daitekeen ala ez, etab. Gomendio teknikoak fluidoen eta kimikaren bateragarritasunean, hondar-detekzioan, materialen bateragarritasunean, itsaspeko zilbor-diseinuan, dosi kimikoen sisteman oinarritu behar dira. eta lerro hauen inguruko materialak.Baliteke produktu kimikoa hidratoa inhibitu behar izatea injekzio-lerroa gas-inbasioaren ondorioz ez dadin eta produktu kimikoa ez da izoztu behar garraiatu eta biltegiratu bitartean.Dauden barne-jarraibideetan sistemaren puntu bakoitzean zein produktu kimiko aplika daitezkeen egiaztapen-zerrenda bat dago Likatasuna bezalako propietate fisikoak garrantzitsuak dira.Injekzio sistemak 3-50 km-ko distantzia izan dezake itsaspeko zilbor-fluxuaren lerrotik eta 1-3 km-ra putzuan behera.Horregatik, tenperaturaren egonkortasuna ere garrantzitsua da.Behean dauden ondorioen ebaluazioa ere kontuan hartu behar da, adibidez findegietan.
Hobiaren azpian injekzio kimikoko sistemak
Kostu onura
Eskala inhibitzaileen etengabeko injekzioa zuloan DHS edo ekoizpen-hodiak babesteko, agian errentagarria izan daiteke putzua eskala inhibitzailearekin estutzearekin alderatuta.Aplikazio honek eskala estutzeko tratamenduekin alderatuta eraketa-kalteen potentziala murrizten du, eskala estutu ondoren prozesu-arazoak izateko aukera murrizten du eta goiko aldean injekzio-sistematik injekzio kimikoaren tasa kontrolatzeko aukera ematen du.Injekzio-sistema beste produktu kimiko batzuk etengabe injektatzeko ere erabil daiteke, eta, ondorioz, prozesu-plantatik beherago egon daitezkeen beste erronka batzuk murrizteko.
Azterketa integrala egin da Oseberg S edo eremuaren hobiaren eskalan estrategia garatuz.Eskalako kezka nagusia CaCO zen;goiko hodietan eskalatzea eta DHSVren hutsegite posiblea.Oseberg S edo eskalak kudeatzeko estrategiari buruzko gogoetak ondorioztatu zuen hiru urteko epean, DHCI kimikoen injekzio-lineak funtzionatzen zuten putzuetan kostu eraginkorrena izan zela.Eskala estutzeko teknika lehiakideari dagokionez kostu-elementu nagusia olio geroratua izan zen, kostu kimiko/operatiboa baino.Gas-igogailuan eskala inhibitzailea aplikatzeko, kostu kimikoaren faktore nagusia SI kontzentrazio altua ekartzen zuen gasaren igoera-tasa handia izan zen, kontzentrazioa gas-altxatze-tasarekin orekatu behar baitzen pistola kimikoen errege saihesteko.Oseberg S-ko bi putzuetarako edo ondo funtzionatzen zuten DHC I lineak zituztenentzat, aukera hau aukeratu zen DHS V-ak CaCOren aurka babesteko;eskalatzea.
Etengabeko injekzio sistema eta balbulak
Injekzio kimiko etengabeko sistemak erabiltzen dituzten osatze-soluzioek erronkak dituzte lerro kapilarrak bukatzea ekiditeko.Normalean injekzio-sistema lerro kapilar batez osatuta dago, 1/4" edo 3/8"-ko kanpoko diametroa (OD), gainazaleko kolektore batera konektatua, bidez elikatzen dena eta hodiaren alde eraztunaren zintzilikarioari konektatua.Lerro kapilarra ekoizpen-hodiaren kanpoko diametroari lotzen zaio hodi-lepoko besarkada berezien bidez eta hodiaren kanpoaldetik doa injekzio kimikoko mandrilera arte.Tradizionalki mandrila DHS V-tik gora edo sakonago putzuan jartzen da, injektatutako produktu kimikoari sakabanaketa denbora nahikoa emateko eta produktu kimikoa erronkak aurkitzen diren lekuan jartzeko asmoz.
Injekzio kimikoko balbulan, 2. irudian, 1,5”-ko diametroa duen kartutxo txiki batek putzu-zuloko fluidoak lerro kapilarean sartzea eragozten duten kontrol-balbulak ditu.Malguki baten gainean dabilen txotxongilo txiki bat besterik ez da.Malgukiaren indarrak zigilatzeko eserlekutik txotxoila irekitzeko behar den presioa ezartzen eta aurreikusten du.Produktu kimikoa jariatzen hasten denean, poppet-a bere eserlekutik altxatzen da eta kontrol-balbula irekitzen du.
Beharrezkoa da bi kontrol-balbula instalatuta izatea.Balbula bat hondoko fluidoak lerro kapilarera sartzea eragozten duen oztopo nagusia da.Honek irekiera-presioa nahiko baxua du (2-15 bar). Lerro kapilarren barruko presio hidrostatikoa putzuaren presioa baino txikiagoa bada, putzuaren fluidoak lerro kapilarrean sartzen saiatuko dira.Beste kontrol-balbulak 130-250 bar-eko irekiera-presioa atipikoa du eta U-hodiaren prebentzio-sistema bezala ezagutzen da.Balbula honek linea kapilarren barruko produktu kimikoak putzura libreki isurtzea eragozten du linea kapilarren barruko presio hidrostatikoa ekoizpen-hodiaren barruko injekzio kimikoko puntuan putzuaren presioa baino handiagoa bada.
Bi kontrol-balbulez gain, normalean lineako iragazkia dago, honen helburua edozein motatako hondakinik ez dela arriskuan jarri kontrol-balbulen sistemen zigilatzeko gaitasunak.
Deskribatutako kontrol-balbulen tamainak nahiko txikiak dira, eta injektatutako fluidoaren garbitasuna ezinbestekoa da funtzionamendu funtzionamendurako.Uste da sistemako hondakinak garbitu daitezkeela lerro kapilarren barruko emaria handituz, kontrol-balbulak nahita ireki daitezen.
Errete-balbula irekitzen denean, jarioaren presioa azkar murrizten da eta lerro kapilarrean gora hedatzen da presioa berriro handitu arte.Errete-balbula itxi egingo da produktu kimikoen fluxuak balbula irekitzeko nahikoa presio sortu arte;ondorioz, kontrol-balbularen sisteman presio-oszilazioak dira.Zenbat eta irekitze-presio handiagoa izan kontrol-balbularen sistemak, orduan eta fluxu-eremu txikiagoa ezartzen da erreten-balbula irekitzean eta sistema oreka-baldintzak lortzen saiatzen denean.
Injekzio kimikoko balbulek irekiera-presio nahiko baxua dute;eta hodiaren presioa sarrera kimikoko puntuan hodiaren presioa kapilarraren barruko produktu kimikoen presio hidrostatikoen batura gehi kontrol-balbularen irekiera-presioa baino txikiagoa bihurtuko balitz, hutsean edo hutsean gertu egongo da lerro kapilarren goiko aldean.Produktu kimikoen injekzioa gelditzen denean edo kimikoaren fluxua baxua denean, lerro kapilarren goiko atalean hutsaren inguruko baldintzak sortzen hasiko dira.
Hutsaren maila putzuaren presioaren, injektatutako nahasketa kimikoaren grabitate espezifikoaren menpe dago lerro kapilarren barnean, kontrol-balbularen irekitze-presioaren injekzio puntuan eta lerro kapilarren barruko produktu kimikoaren emaria.Putzuen baldintzak eremuaren bizitzan zehar aldatuko dira eta, beraz, hutsunearen potentziala ere aldatu egingo da denboran zehar.Garrantzitsua da egoera honen jakitun izatea espero diren erronkak gertatu baino lehen kontuan eta neurri egokiak hartzeko.
Injekzio-tasa baxuekin batera, normalean aplikazio mota hauetan erabiltzen diren disolbatzaileak lurruntzen ari dira guztiz aztertu ez diren efektuak eraginez.Efektu hauek pistolaren erregea edo solidoen prezipitazioa dira, adibidez polimeroak, disolbatzailea lurruntzen ari denean.
Gainera, zelula galbanikoak sor daitezke produktu kimikoaren gainazaleko fluidoaren eta goiko hutsean dagoen gas fasearen arteko trantsizio fasean.Honek lerro kapilarren barruko korrosio lokala ekar dezake produktu kimikoaren agresibitatea areagotzearen ondorioz, baldintza hauetan.Kapilar-lerroaren barruan pelikula gisa eratutako malutak edo gatz-kristalek barrualdea lehortzen den heinean kapilar-lerroa trabatu edo oztopatu dezakete.
Beno hesiaren filosofia
Putzuen konponbide sendoak diseinatzerakoan, Statoil-ek putzuaren segurtasuna uneoro egotea eskatzen du putzuaren bizi-zikloan.Beraz, Statoil-ek bi putzu hesi independentek osorik egotea eskatzen du.3. irudiak putzu hesiaren eskema atipikoa erakusten du, non kolore urdinak putzu hesiaren inguratzailea adierazten duen;kasu honetan ekoizpen-hodiak.Kolore gorriak bigarren mailako hesiaren inguratzailea adierazten du;karkasa.Krokisaren ezkerreko aldean injekzio kimikoa marra beltz gisa adierazten da ekoizpen-hodiarekiko injekzio-puntua gorriz markatutako eremuan (sekundario-hesia).Putzuan injekzio kimikoko sistemak sartuz gero, zundaketa primarioko zein sekundarioko hesiak arriskuan jartzen dira.
Korrosioaren historia
Gertaeren sekuentzia
Norvegiako plataforma kontinentalean Statoil-ek ustiatzen duen petrolio-zelai batean aplikatu da eskala inhibitzaile baten zuloko injekzio kimikoa.Kasu honetan aplikatutako ezkata-inhibitzailea hasiera batean goiko aldean eta itsaspeko aplikaziorako sailkatua zegoen.Putzua berriro osatzea DHCIpointat2446mMD instalatu zen, 3. irudia.Goiko eskala inhibitzailearen zuloko injekzioa hasi zen produktu kimikoa probatu gabe.
Urtebeteko funtzionamenduaren ondoren, injekzio kimikoko sisteman ihesak ikusi ziren eta ikerketak hasi ziren.Ihesak eragin kaltegarria izan zuen putzu-hesietan.Antzeko gertakariak gertatu ziren hainbat putzutan eta horietako batzuk itxi egin behar izan zituzten ikerketak aurrera egin bitartean.
Ekoizpen-hodiak bota eta zehatz-mehatz aztertu ziren.Korrosio-erasoa hodiaren alde batera mugatu zen, eta hodi-juntura batzuk hain herdoilduta zeuden, non benetan zuloak baitzeuden haietan zehar.Gutxi gorabehera 8,5 mm-ko lodiera %3 kromo altzairua 8 hilabete baino gutxiagoan desegin zen.Korrosio nagusia putzuaren goiko atalean gertatu zen, putzu-burutik 380m MD gutxi gorabehera, eta korrosiorik okerreneko hodi-junturak 350m MD inguruan aurkitu ziren.Sakonera horretatik beherako korrosio gutxi edo bat ere ez zen ikusi, baina hodiaren ODetan hondakin asko aurkitu ziren.
9-5/8''ko karkasa ere moztu eta tira egin zen eta antzeko efektuak ikusi ziren;putzuaren goiko ataleko korrosioarekin alde batean bakarrik.Eragindako ihesa karkasaren ahuldutako sekzioa lehertzeagatik sortu zen.
Injekzio kimikoko linearen materiala Alloy 825 zen.
Titulazio kimikoa
Propietate kimikoak eta korrosioaren probak ardatz garrantzitsuak dira eskala-inhibitzaileak kualifikatzeko eta benetako eskala-inhibitzailea sailkatua eta erabilia izan zen goiko eta itsaspeko aplikazioetan hainbat urtez.Benetako hondo kimikoa aplikatzearen arrazoia ingurumen-propietateak hobetzea izan zen, lehendik zegoen hondoko substantzia kimikoa ordezkatuz. Hala ere, eskala inhibitzailea inguruneko goiko aldean eta itsas hondoko tenperaturan (4-20 ℃) baino ez zen erabili.Putzuan injektatzen denean produktu kimikoaren tenperatura 90 ℃-rainokoa izan daiteke, baina tenperatura horretan ez da proba gehiago egin.
Hasierako korrosibitate-probak hornitzaile kimikoak egin zituen eta emaitzek tenperatura altuan karbono-altzairurako 2-4 mm/urteko balio izan zuten.Fase honetan operadorearen gaitasun tekniko materialaren inplikazio minimoa izan da.Geroago, proba berriak egin zituen operadoreak, eta erakutsi zuten eskala inhibitzailea oso korrosiboa zela produkzio-hodietako eta produkzio-karoteko materialentzat, 70 mm/urteko korrosio-tasa baino gehiagorekin.Injekzio kimikoko lerroaren materiala Alloy 825 ez zen eskala inhibitzailearekin probatu injekzio aurretik.Putzuaren tenperatura 90 ℃ra irits daiteke eta baldintza hauetan proba egokiak egin beharko lirateke.
Ikerketak ere agerian utzi zuen eskala-inhibitzaileak soluzio kontzentratu gisa pH <3,0-koa izan zuela.Hala ere, pH-a ez zen neurtu.Geroago neurtutako pH-ak 0-1 pH balio oso baxua erakutsi zuen.Honek neurketak eta materialak kontuan hartzeko beharra erakusten du, emandako pH balioez gain.
Emaitzen interpretazioa
Injekzio-lerroa (3. irudia) injekzio puntuan presioa gainditzen duen eskala inhibitzailearen presio hidrostatikoa emateko eraiki da.Inhibitzailea putzuan dagoena baino presio handiagoarekin injektatzen da.Honek putzua ixtean U-hodi efektua eragiten du.Balbula beti irekiko da injekzio-linean putzuan baino presio handiagoarekin.Beraz, injekzio-linean hutsa edo lurrunketa gerta daiteke.Korrosio-tasa eta pitting-arriskua gas/likidoaren trantsizio-eremuan izaten da disolbatzailearen lurrunketaren ondorioz.Kupoietan egindako laborategiko esperimentuek teoria hori baieztatu zuten.Ihesak izan ziren putzuetan, injekzio-lerroetako zulo guztiak kimikoaren injekzio-lerroaren goiko aldean kokatzen ziren.
4. irudiak DHC I linearen argazkia erakusten du, pitting korrosio nabarmenarekin.Kanpoko produkzio-hodietan ikusitako korrosioak eskala inhibitzaile baten esposizio lokala adierazi zuen pitting isurketa puntutik.Ihesak oso korrosiboak diren substantzia kimikoen korrosioa eta injekzio kimikoko lerroaren bidez produkzio karkasara isurtzeak eragin zuen.Eskala-inhibitzailea hobi kapilar-lerrotik karkasa eta hodietara ihinztatu zen eta ihesak gertatu ziren.Ez da kontuan hartu injekzio-linean ihesen bigarren mailako ondoriorik.Ondorioztatu zen karkasaren eta hodiaren korrosioa zulo-lerro kapilarretik karkasa eta hodietara egindako eskala inhibitzaile kontzentratuen ondorioa zela, 5. irudia.
Kasu honetan gaitasun materialen ingeniarien inplikazio falta izan da.DHCI lineako substantzia kimikoaren korrosibitatea ez da probatu eta ihesaren ondoriozko bigarren mailako efektuak ez dira ebaluatu;esaterako, inguruko materialek esposizio kimikoa jasan dezaketen ala ez.
Pistola kimikoen erregearen kasua
Gertaeren sekuentzia
HP HT eremu baterako eskala prebenitzeko estrategia eskala inhibitzailea etengabe injekzioa izan zen, hobiaren segurtasun-balbulatik gora.Putzuan kaltzio karbonatoaren eskalatze-potentzial larria identifikatu zen.Erronketako bat tenperatura altua eta gasa eta kondentsatua ekoizteko tasa handiak ziren, uraren ekoizpen tasa baxuarekin batera.Eskala inhibitzailea injektatzen duen kezka zen disolbatzailea gas-ekoizpen-tasa altuak kenduko zuela eta produktu kimikoaren pistolaren erregea putzuko segurtasun-balbularen gorako injekzio-puntuan gertatuko zela, 1. irudia.
Eskala inhibitzailea kualifikatzean, produktuaren eraginkortasuna izan zen arreta HP HT baldintzetan, goiko aldean prozesuko sistemaren portaera barne (tenperatura baxua).Gas-tasa handia zela eta, eskala inhibitzailea bera produkzio-hodietan prezipitatzea zen kezka nagusia.Laborategiko probek erakutsi zuten eskala inhibitzaileak hauspea lezakeela eta hodiaren hormara atxikitzea.Segurtasun-balbularen funtzionamenduak arriskua gaindi dezake.
Esperientziak erakutsi zuen funtzionamenduaren aste batzuk igaro ondoren linea kimikoak ihes egiten zuela.Posible zen zundaketaren presioa kontrolatu ahal izan zen kapilarrean instalatutako gainazaleko neurgailuan.Lerroa isolatu zen ondoen osotasuna lortzeko.
Injekzio kimikoa putzutik atera, ireki eta ikuskatu zen arazoa diagnostikatzeko eta hutsegite arrazoi posibleak aurkitzeko.6. irudian ikus daitekeenez, prezipitazio kopuru esanguratsua aurkitu zen eta analisi kimikoak erakutsi zuen hauetako batzuk eskala inhibitzailea zirela.Prezipitatua zigiluan kokatu zen eta ezin izan ziren txopoa eta balbula funtzionatu.
Balbulen porrota balbula sistemaren barruan dauden hondakinek eragin zuten, kontrol-balbulek metaletik metalezko eserlekuan jatea ekiditeko.Hondakinak aztertu eta partikula nagusiak txirbil metalikoak zirela frogatu zen, seguruenik kapilar-linea instalatzeko prozesuan sortutakoak.Horrez gain, hondakin zuri batzuk identifikatu ziren bi kontrol-balbuletan, batez ere balbulen atzeko aldean.Hau presio baxuko aldea da, hau da, aldea beti egongo litzateke putzu-fluidoekin kontaktuan.Hasieran, hau produkzio-hondoko hondakinak zirela uste zen, balbulak irekita eta hondoko fluidoen eraginpean zeudenez.Baina aztertuta hondakinak eskala inhibitzaile gisa erabiltzen den produktu kimikoaren antzeko kimikako polimeroak zirela frogatu zen.Horrek interesa piztu zuen eta Statoilek lerro kapilarean dauden polimero-hondakin horien atzean dauden arrazoiak aztertu nahi izan zituen.
Titulazio kimikoa
HP HT eremu batean hainbat erronka daude produkzio-arazo desberdinak arintzeko produktu kimiko egokiak hautatzeari dagokionez.Injekzio etengabeko zuloan beherako eskala inhibitzailearen kalifikazioan, proba hauek egin dira:
● Produktuen egonkortasuna
● Zahartze termikoa
● Errendimendu-proba dinamikoak
● Eraketa urarekin eta hidratoen inhibitzailearekin (MEG) bateragarritasuna
● Pistolaren errege proba estatiko eta dinamikoa
● Berriz disolbatzeko informazioa ura, kimiko freskoa eta MEG
Produktu kimikoa aurrez zehaztutako dosi-tasa batean injektatuko da,baina uraren ekoizpena ez da zertan etengabea izango,hau da, ur-slugging.Ur bareen artean,produktu kimikoa putzuan sartzen denean,bero batek beteko du,hidrokarburo gasaren jario azkarra.Hau gas-igogailuaren aplikazio batean eskala inhibitzaile bat injektatzearen antzekoa da (Fleming eta al., 2003).
gasaren tenperatura altua,disolbatzaileak kentzeko arriskua oso handia da eta pistolaren erregeak injekzio balbula blokeatzea eragin dezake.Arriskua da irakite-puntu altuko/lurrun-presio baxuko disolbatzaileekin eta beste lurrun-presioa murrizteko (VPD) formulatutako produktu kimikoentzat ere. Blokeo partzial bat izanez gero.,eraketa-uraren emaria,MEG eta/edo produktu kimiko freskoak deshidratatutako edo hondatutako produktu kimikoa kendu edo berriro disolbatzeko gai izan behar dute.
Kasu honetan, laborategiko saiakuntza-plataforma berri bat diseinatu zen HP/HTg ekoizpen-sistema gisa injekzio ataketatik gertu dauden fluxu-baldintzak errepikatzeko.Gun King proba dinamikoen emaitzek frogatzen dute proposatutako aplikazio baldintzetan disolbatzaile-galera nabarmena erregistratu zela.Horrek pistolaren errege azkarra eta, azkenean, fluxuen blokeoa ekar dezake.Lanak, beraz, frogatu zuen ura ekoiztu aurretik putzu horietan etengabeko injekzio kimikorako arrisku nahiko nabarmena zegoela eta eremu honetarako abiarazte-prozedura arruntak egokitzea erabaki zuen, injekzio kimikoa atzeratuz ura apurtu arte.
Injekzio etengabeko hobirako eskala inhibitzaileen kualifikazioak arreta handia zuen disolbatzaileen kenketan eta pistola-erregearen injekzio puntuan eta fluxu-lerroan, baina ez zen injekzio balbulan pistola erregearen potentziala ebaluatu.Injekzio-balbulak huts egin zuen ziurrenik disolbatzaileen galera handiagatik eta pistolaren errege azkarragatik,6. Irudia.Emaitzek erakusten dute garrantzitsua dela sistemaren ikuspegi oso bat izatea;ez bakarrik ekoizpen erronketan zentratu,baina baita produktu kimikoaren injekzioarekin lotutako erronkak ere,hau da, injekzio balbula.
Beste arlo batzuetako esperientzia
Distantzia luzeko injekzio kimikoen lineak dituzten arazoei buruzko lehen txostenetako bat Gull fak sandVig dis satelite eremuetakoa izan zen (Osa eta al.2001). lineara injekzio-balbularen bidez.Itsaspeko ekoizpen kimikoak garatzeko jarraibide berriak garatu ziren.Baldintzak partikulak kentzea (iragazkia) eta hidrato-inhibitzailea gehitzea (adibidez, glikola) itsaspeko txantiloietan injektatu beharreko uretan oinarritutako eskala-inhibitzaile guztiei barne hartzen zuten.Egonkortasun kimikoa,biskositatea eta bateragarritasuna (likidoa eta materialak) ere kontuan hartu ziren.Baldintza hauek Statoil sisteman sartu dira eta hobiaren injekzio kimikoa barne hartzen dute.
Oseberg S edo eremuaren garapen fasean putzu guztiak DHC I sistemekin osatu behar zirela erabaki zen (Fleming eta al. 2006). Helburua CaCO prebenitzea zen.；goiko hodietan eskalatzea SI injekzioaren bidez.Injekzio kimikoko lerroei dagokien erronka nagusietako bat gainazaleko eta hobiaren irteeraren arteko komunikazioa lortzea zen.Injekzio kimikoko lerroaren barne-diametroa 7 mm-tik 0,7 mm-ra (ID) murriztu zen eraztunaren segurtasun-balbularen inguruan, espazio-mugengatik eta likidoa atal honetan zehar garraiatzeko gaitasunak arrakasta-tasan eragina izan zuten.Hainbat plataforma-putzuk injekzio kimikoko lineak zituzten tapatuta,baina arrazoia ez zen ulertu.Hainbat fluidoen trenak (glikola,gordina,kondentsatu,xilenoa,eskala inhibitzailea,ura eta abar) laborategiko probak egin zituzten biskositatea eta bateragarritasuna eta aurrerantz eta alderantzizko fluxuan ponpatu zituzten lineak irekitzeko.;hala ere,xede-eskalaren inhibitzailea ezin izan da injekzio kimikoko balbularaino ponpatu.Aurrerago,konplikazioak ikusi ziren fosfonatoen eskala inhibitzailearen prezipitazioarekin batera hondar CaCl z osatze gatzunarekin putzu batean eta eskala inhibitzailearen pistola-erregea gasolio proportzio altuarekin eta ur ebaketa baxuarekin (Fleming eta al., 2006).
Ikasitako ikasgaiak
Proba metodoaren garapena
DHC I sistemen porrotetik ateratako ikasgai nagusiak eskala inhibitzailearen eraginkortasun teknikoari buruzkoak izan dira, eta ez funtzionaltasunari eta injekzio kimikoari dagokionez.Goiko injekzioa eta itsaspeko injekzioa ondo funtzionatu dute ordu gehigarri;hala ere,aplikazioa zuloko injekzio kimikora hedatu da, kualifikazio kimikoko metodoen dagokion eguneratzerik gabe.Statoil-ek aurkeztutako bi eremu-kasuetan izandako esperientzia zera da: kualifikazio kimikorako aginte-dokumentazioa edo jarraibideak eguneratu egin behar direla aplikazio kimiko mota hau sartzeko.Bi erronka nagusiak honako hauek izan dira: i) injekzio kimikoko lerroan hutsa eta ii) produktu kimikoaren prezipitazio potentziala.
Produkzio kimikoaren lurrunketa gerta daiteke produkzio-hodietan (pistolaren errege-kasuan ikusten den bezala) eta injekzio-hodietan (hutsean interfaze iragankorra identifikatu da), hauspeakada horiek fluxuarekin batera mugitzeko arriskua dago eta injekzio-balbulan sartu eta putzuan gehiago.Injekzio-balbula injekzio-puntutik gorako iragazki batekin diseinatu ohi da,hau erronka bat da,prezipitazioaren kasuan bezala, balbula huts egitea eragin lezake iragazki hau tapatuta egotea.
Ikasgaietatik ateratako behaketak eta aurretiazko ondorioak fenomenoei buruzko laborategiko azterketa zabala egin zuten.Helburu orokorra kualifikazio metodo berriak garatzea zen, etorkizunean antzeko arazoak saihesteko.Azterketa honetan hainbat saiakuntza egin dira eta laborategiko hainbat metodo diseinatu dira (horretarako garatu) produktu kimikoak identifikatutako erronkei dagokienez.
● Iragazkien blokeoak eta produktuaren egonkortasuna sistema itxietan.
● Disolbatzaile partzialaren galerak produktu kimikoen korrosibitatean duen eragina.
● Kapilar baten barruan disolbatzaile partzialaren galerak solidoen edo tapoi likatsuen sorreran duen eragina.
Laborategiko metodoen probetan hainbat arazo potentzial identifikatu dira
● Iragazkien blokeo errepikatuak eta egonkortasun eskasa.
● Kapilar batetik lurruntze partzialaren ondoren solidoak sortzea
● PH-a aldatzen da disolbatzaile-galeren ondorioz.
Egindako proben izaerak informazio eta ezagutza osagarriak ere eman ditu kapilarren barruko produktu kimikoen propietate fisikoen aldaketei buruzkoa, baldintza jakin batzuk jasaten dituztenean.,eta nola desberdintzen den hau antzeko baldintzen menpe dauden soluzio solteetatik.Proba-lanak ontziratu gabeko fluidoen arteko desberdintasun handiak ere identifikatu ditu,lurrun-faseak eta hondar-fluidoak, prezipitazio-potentziala eta/edo korrosibitatea areagotzea ekar dezakete.
Eskala inhibitzaileen korrosibitatearen proba-prozedura garatu eta arauzko dokumentazioan sartu zen.Aplikazio bakoitzerako korrosibitate-proba hedatuak egin behar izan ziren eskala inhibitzailea injektatu aurretik.Gun King probak ere egin dira injekzio-linean produktu kimikoa.
Produktu kimiko baten kualifikazioa hasi aurretik, garrantzitsua da produktu kimikoaren erronkak eta helburua deskribatzen dituen lan-esparru bat sortzea.Hasierako fasean erronka nagusiak identifikatzea da arazoa konponduko duten produktu kimiko motak hautatu ahal izateko.Onarpen-irizpide garrantzitsuenen laburpena 2. taulan aurki daiteke.
Produktu kimikoen kualifikazioa
Produktu kimikoen kualifikazioa aplikazio bakoitzerako entsegu eta ebaluazio teorikoetan datza.Zehaztapen teknikoak eta proba-irizpideak zehaztu eta ezarri behar dira,adibidez HSE barruan,materialen bateragarritasuna,produktuaren egonkortasuna eta produktuaren kalitatea (partikulak).Aurrerago,izozte-puntua,biskositatea eta beste produktu kimiko batzuekin bateragarritasuna,hidrato inhibitzailea,eraketa-ura eta sortutako fluidoa zehaztu behar dira.Produktu kimikoak kualifikatzeko erabil daitezkeen proba-metodoen zerrenda sinplifikatua 2. taulan ageri da.
Eraginkortasun teknikoaren etengabeko arreta eta jarraipena,dosi tasak eta HSE gertaerak garrantzitsuak dira.Produktu baten eskakizunek eremu bat edo prozesu-plantaren bizitza aldatu dezakete；ekoizpen-tasen eta fluidoen konposizioaren arabera aldatzen dira.Jarraipen-jarduera errendimenduaren ebaluazioarekin,produktu kimiko berrien optimizazioa edo/eta probak maiz egin behar dira tratamendu-programa optimoa ziurtatzeko.
Olioaren kalitatearen arabera,uraren ekoizpena eta erronka teknikoak offshore ekoizpen plantan,ekoizteko produktu kimikoak erabiltzea beharrezkoa izan daiteke esportazioen kalitatea lortzeko,arauzko eskakizunak,eta itsasoko instalazioa modu seguruan ustiatzea.Eremu guztiek erronka desberdinak dituzte, eta behar diren produktu kimikoak ekoizteko eremu batetik bestera eta aparteko orduak aldatuko dira.
Garrantzitsua da ekoizpen-kimikoen eraginkortasun teknikoan zentratzea kualifikazio-programa batean,baina oso garrantzitsua da produktu kimikoaren propietateetan arreta jartzea ere,egonkortasuna esaterako,produktuaren kalitatea eta bateragarritasuna.Ezarpen honetan bateragarritasunak fluidoekin bateragarritasuna esan nahi du,materialak eta produkzioko beste produktu kimikoak.Hau erronka bat izan daiteke.Ez da desiragarria produktu kimiko bat arazo bat konpontzeko erabiltzea, gerora jakiteko, produktu kimikoak erronka berriak eragiten dituela edo sortzen dituela.Agian, produktu kimikoaren propietateak dira erronkarik handiena eta ez erronka teknikoa.
Baldintza bereziak
Hornitutako produktuen iragazketari buruzko baldintza bereziak aplikatu behar dira itsaspeko sisteman eta etengabeko injekzio zuloan.Injekzio kimikoko sisteman iragazkiak eta iragazkiak goiko injekzio sistematik beherako ekipoen zehaztapenetan oinarrituta eman behar dira.,ponpak eta injekzio balbulak,beheko injekzio balbuletara.Produktu kimikoen etengabeko injekzioa aplikatzen denean, injekzio kimikoko sistemaren zehaztapenak kritikotasun handiena duen zehaztapenean oinarritu behar dira.Hau agian iragazkia injekzio-balbularen azpiko zuloan.
Injekzio erronkak
Injekzio sistemak 3-50 km-ko distantzia izan dezake itsaspeko zilbor-fluxuaren eta 1-3 km putzuan behera.Garrantzitsuak dira propietate fisikoak, hala nola biskositatea eta produktu kimikoak ponpatzeko gaitasuna.Itsas hondoko tenperaturan biskositatea handiegia bada, erronka izan daiteke kimikoa injekzio kimikoko lerrotik itsaspeko zilborrean eta itsaspeko injekzio puntura edo putzuan ponpatzea.Biskositateak sistemaren zehaztapenen araberakoa izan behar du espero den biltegiratze- edo funtzionamendu-tenperaturan.Kasu bakoitzean ebaluatu behar da,eta sistemaren araberakoa izango da.Mahaiaren injekzio kimikoaren tasa injekzio kimikoan arrakasta izateko faktorea denez.Injekzio kimikoko linea entxufatzeko arriskua minimizatzeko,Sistema honetako produktu kimikoak hidratoak inhibitu behar dira (hidratoak izateko aukera badago).Sisteman dauden fluidoekin (kontserbatzeko fluidoarekin) eta hidratoen inhibitzailearekin bateragarritasuna egin behar da.Produktu kimikoaren egonkortasun-probak benetako tenperaturetan (ahalik eta giro-tenperatura baxuena).,giro tenperatura,itsaspeko tenperatura,injekzio tenperatura) gainditu behar dira.
Injekzio kimikoko lineak maiztasun jakin batean garbitzeko programa bat ere kontuan hartu behar da.Prebentzio-efektua eman dezake injekzio kimikoa disolbatzailearekin aldizka garbitzeak,glikola edo garbiketa-produktu kimikoa metatu baino lehen gordailuak kentzeko eta linearen buxadura eragin dezake.Flushing fluidoaren aukeratutako soluzio kimikoa izan behar dainjekzio lerroko produktu kimikoarekin bateragarria.
Zenbait kasutan, injekzio kimikoko linea hainbat aplikazio kimikotarako erabiltzen da, eremuaren bizitzan zehar eta fluidoen baldintzetan oinarritutako erronka ezberdinetan oinarrituta.Uraren aurrerapenaren aurretiko hasierako ekoizpen-fasean, erronka nagusiak desberdinak izan daitezke bizitzaren amaierako ur-ekoizpenarekin erlazionatuta daudenen aldean.Uretan oinarritutako disolbatzaile ez den inhibitzaile batetik, esate baterako, asfaltoaren inhibitzailea, uretan oinarritutako produktu kimikora aldatzeak, bateragarritasunarekiko erronkak sor ditzake.Beraz, garrantzitsua da bereizgailuen bateragarritasunari eta kualifikazioari eta erabilerari erreparatzea kimiko injekzio-lerroan produktu kimikoa aldatzea aurreikusita dagoenean.
Materialak
Materialen bateragarritasunari dagokionez,produktu kimiko guztiak zigiluekin bateragarriak izan behar dira,elastomeroak,kimiko injekzio sisteman eta ekoizpen plantan erabiltzen diren juntak eta eraikuntza-materialak.Produktu kimikoen (adibidez, eskala azidoaren inhibitzailea) korrosibitatearen proba-prozedura garatu behar da zuloan etengabeko injekziorako.Aplikazio bakoitzerako korrosibitate proba hedatuak egin behar dira produktu kimikoak injektatu aurretik.
Eztabaida
Behean dagoen etengabeko injekzio kimikoaren abantailak eta desabantailak ebaluatu behar dira.Eskala inhibitzaile baten etengabeko injekzioa DHSa babesteko. Produkzio-hodiak putzua eskalatik babesteko metodo dotorea da.Dokumentu honetan aipatzen den bezala, zuloan etengabeko injekzio kimikoarekin hainbat erronka daude,hala ere, arriskua murrizteko garrantzitsua da konponbideari lotutako fenomenoak ulertzea.
Arriskua murrizteko modu bat proba metodoaren garapenean zentratzea da.Goiko edo itsaspeko injekzio kimikoarekin alderatuta, putzuan baldintza desberdinak eta larriagoak daude.Produktu kimikoak zuloan etengabe injektatzeko produktu kimikoen kualifikazio-prozedurak kontuan izan behar ditu baldintza-aldaketa horiek.Produktu kimikoen kalifikazioa produktu kimikoak kontaktuan egon daitezkeen materialaren arabera egin behar da.Sistema horiek funtzionatuko duten putzuaren bizi-zikloaren baldintza ahalik eta hurbilen errepikatzen dituzten baldintzetan bateragarritasun-kualifikaziorako eta probak egiteko baldintzak eguneratu eta ezarri behar dira.Proba metodoaren garapena gehiago garatu behar da proba errealista eta adierazgarriagoak lortzeko.
Gainera,produktu kimikoen eta ekipoen arteko elkarrekintza ezinbestekoa da arrakasta izateko.Injekzio-balbula kimikoen garapenak propietate kimikoak eta putzuan dagoen injekzio-balbularen kokapena kontuan izan behar ditu.Kontuan hartu behar da benetako injekzio-balbulak proba-ekipoen barruan sartzea eta eskala inhibitzaileen eta balbularen diseinuaren errendimendu-probak egitea kualifikazio-programaren barruan.Eskala inhibitzaileak kalifikatzeko,ardatz nagusia prozesuen erronketan eta eskala inhibizioan egon da lehenago,baina eskala inhibizio ona injekzio egonkor eta jarraituaren araberakoa da.Injekzio egonkor eta jarraiturik gabe eskala-potentziala handitu egingo da.Eskala inhibitzaileen injekzio balbula hondatuta badago eta ez badago fluido korrontean eskala inhibitzaile injekziorik,putzua eta segurtasun-balbulak ez daude eskalatik babestuta eta, ondorioz, ekoizpen segurua arriskuan egon daiteke.Kualifikazio-prozedurak eskala-inhibitzailearen injekzioarekin lotutako erronkak zaindu behar ditu, prozesu-erronkez eta eskala-inhibitzaile kualifikatuaren eraginkortasunaz gain.
Ikuspegi berriak hainbat diziplina dakartza eta diziplinen arteko lankidetza eta dagozkien erantzukizunak argitu behar dira.Aplikazio honetan goiko aldean prozesu sistema,itsaspeko txantiloiak eta putzuen diseinua eta osaketak parte hartzen dute.Injekzio kimikoko sistemetarako soluzio sendoak garatzera bideratzen diren diziplina anitzeko sareak garrantzitsuak dira eta agian arrakasta lortzeko bidea.Diziplina ezberdinen arteko komunikazioa funtsezkoa da;bereziki garrantzitsua da aplikatutako produktu kimikoen kontrola duten kimikarien eta putzuan erabiltzen diren ekipoen kontrola duten putzu-ingeniarien arteko komunikazio estua.Diziplina ezberdinen erronkak ulertzea eta elkarrengandik ikastea ezinbestekoa da prozesu osoaren konplexutasuna ulertzeko.
Ondorioa
● Eskala inhibitzailearen etengabeko injekzioa DHS babesteko. Ekoizpen-hodiak eskalarako putzua babesteko metodo dotorea da.
● Identifikatutako erronkak konpontzeko,honako gomendioak dira:
● DHCI kualifikazio-prozedura espezifiko bat egin behar da.
● Injekzio kimikoen balbulen kualifikazio metodoa
● Funtzionaltasun kimikorako proba eta kualifikazio metodoak
● Metodoaren garapena
● Materialen proba garrantzitsuak
● Diziplina anitzeko elkarrekintza, non parte hartzen duten diziplina ezberdinen arteko komunikazioa erabakigarria den arrakasta lortzeko.
Eskerrak
Egileak eskerrak eman nahi dizkie Statoil AS A-ri lan hau argitaratzeko baimenagatik eta Baker Hughes eta Schlumberger-i 2. irudiko irudia erabiltzeagatik.
Nomenklatura
(Ba/Sr)SO4=bario/estrontzio sulfatoa
CaCO3=kaltzio karbonatoa
DHCI=holako injekzio kimikoa
DHSV=zuloko segurtasun balbula
adib=adibidez
GOR=gasolioaren ratioa
HSE=osasun segurtasun ingurunea
HPHT=presio handiko tenperatura altua
ID=barruko diametroa
ie=hau da
km=kilometro
mm=milimetro
MEG=monoetilenglikola
mMD=metro neurtutako sakonera
OD=kanpoko diametroa
SI = eskala inhibitzailea
mTV D=metroko sakonera bertikal osoa
U-hodia=U formako hodia
VPD=lurrun-presioa murrizteko
1. Irudia. Itsaspeko eta hobietako injekzio kimikoko sistemen ikuspegi orokorra eremu atipikoan.DHSV korrontearen gorako injekzio kimikoaren krokisa eta espero diren erronkak.DHS V = zuloko segurtasun balbula, PWV = prozesu hegaleko balbula eta PM V = prozesuko balbula nagusia.
2. Irudia. Beheko zuloko injekzio kimikoko sistema atipikoaren krokisa mandrilarekin eta balbularekin.Sistema gainazaleko kolektorera lotzen da, bidez elikatzen da eta hodiaren alde eraztuneko hodi-eskegigailura konektatzen da.Injekzio kimikoko mandrila putzuan sartzen da, babes kimikoa emateko asmoz.
3. Irudia Putzuen hesiaren eskema tipikoa,non kolore urdinak putzu hesiaren inguratzailea adierazten duen;kasu honetan ekoizpen-hodiak.Kolore gorriak bigarren mailako hesiaren inguratzailea adierazten du;karkasa.Ezkerreko aldean injekzio kimikoa adierazten da, marra beltzarekin produkzio-hodiaren injekzio-puntua gorriz markatutako eremuan (sekundario-hesia).
4. Irudia. 3/8”-ko injekzio-lerroaren goiko atalean aurkitutako zulo zuloa.Eremua putzu atipikoaren hesiaren eskemaren krokisean ageri da, elipse laranjaz markatua.
5. Irudia. Korrosio-eraso larria 7”% 3 Chrome hodiaren gainean.Irudiak korrosio-erasoa erakusten du eskala-inhibitzailea injekzio kimiko zulotik produkzio-hodira ihinztatu ondoren.
6. Irudia Injekzio kimikoen balbulan aurkitutako hondakinak.Kasu honetan hondakinak metalezko txirbilak izan ziren ziurrenik instalazio-prozesuko hondakin zurixka batzuez gain.Hondakin zurien azterketa injektatutako produktu kimikoaren antzeko kimika duten polimeroak zirela frogatu zen.
Argitalpenaren ordua: 2022-04-27