Видобуток нафти на нафтопромислах
Як працюють лінії керування в свердловинах?
Лінії керування дозволяють передавати сигнали, дозволяють отримувати свердловинні дані, а також дозволяють контролювати та активувати свердловинні прилади.
Сигнали керування та управління можуть надсилатися з місця на поверхні до свердловинного інструменту в стовбурі свердловини.Дані зі свердловинних датчиків можна надсилати в наземні системи для оцінки або використання в певних роботах на свердловинах.
Свердловинні запобіжні клапани (DHSV) — це підповерхневі запобіжні клапани (SCSSV), які керуються гідравлічно з панелі керування на поверхні.Коли гідравлічний тиск прикладається до лінії керування, тиск змушує втулку всередині клапана ковзати вниз, відкриваючи клапан.При скиданні гідравлічного тиску клапан закривається.
Свердловинні гідравлічні лінії Meilong Tube використовуються в основному як комунікаційні канали для гідравлічних свердловинних пристроїв у нафтових, газових і водонагнітальних свердловинах, де потрібна довговічність і стійкість до екстремальних умов.Ці лінії можуть бути налаштовані на замовлення для різноманітних застосувань і свердловинних компонентів.
Усі інкапсульовані матеріали гідролітично стабільні та сумісні з усіма типовими рідинами для заканчування свердловин, включаючи газ під високим тиском.Вибір матеріалу ґрунтується на різних критеріях, включаючи температуру забійної свердловини, твердість, міцність на розрив і розрив, водопоглинання та газопроникність, окислення, стирання та хімічну стійкість.
Лінії керування пройшли значний розвиток, включаючи випробування на руйнування та моделювання свердловин автоклавів високого тиску.Лабораторні випробування на роздавлення продемонстрували підвищене навантаження, за якого капсульована трубка може зберігати функціональну цілісність, особливо там, де використовуються «бамперні дроти».
Де використовуються контрольні лінії?
★ Інтелектуальні свердловини, які вимагають функціональних можливостей і переваг управління резервуаром пристроїв дистанційного контролю потоку через витрати або ризики втручання або нездатність підтримувати поверхневу інфраструктуру, необхідну у віддаленому місці.
★ Земля, платформа або підводне середовище.
Геотермальна генерація електроенергії
Види рослин
Існує в основному три типи геотермальних станцій, які використовуються для виробництва електроенергії.Тип заводу визначається в першу чергу характером геотермального ресурсу на ділянці.
Так звана пряма парова геотермальна установка застосовується, коли геотермальний ресурс виробляє пару безпосередньо зі свердловини.Пара, пройшовши через сепаратори (які видаляють дрібні частинки піску та каміння), подається в турбіну.Це були найперші типи рослин, розроблені в Італії та США. На жаль, парові ресурси є найрідкіснішими з усіх геотермальних ресурсів і існують лише в кількох місцях у світі.Очевидно, що парові установки не будуть застосовуватися до низькотемпературних ресурсів.
Установки з швидкою парою використовуються у випадках, коли геотермальний ресурс виробляє гарячу воду високої температури або комбінацію пари та гарячої води.Рідина зі свердловини доставляється до спалахувального резервуару, де частина води перетворюється на пару та спрямовується до турбіни.Вода, що залишилася, направляється на утилізацію (як правило, закачування).Залежно від температури ресурсу може бути можливим використання двох ступенів спалахувальних резервуарів.У цьому випадку вода, відокремлена в резервуарі першого ступеня, спрямовується в резервуар для швидкого випаровування другого ступеня, де відокремлюється більше пари (але з меншим тиском).Потім вода, що залишилася з резервуара другого ступеня, направляється на утилізацію.Так звана установка подвійного спалаху подає пару під двома різними тисками до турбіни.Знову ж таки, цей тип рослини не можна застосовувати до низькотемпературних ресурсів.
Третій тип геотермальних електростанцій називається бінарними.Назва походить від того, що для роботи турбіни використовується друга рідина в замкнутому циклі, а не геотермальна пара.На рисунку 1 представлена спрощена схема геотермальної установки бінарного типу.Геотермальна рідина пропускається через теплообмінник, званий бойлером або випарником (на деяких установках два теплообмінники, з’єднані послідовно, перший — попередній підігрівач, а другий — випарник), де тепло геотермальної рідини передається робочій рідині, викликаючи її кипіння. .Попередніми робочими рідинами в низькотемпературних бінарних установках були холодоагенти фреону (типу фреону).Сучасні машини використовують вуглеводні (ізобутан, пентан тощо) холодоагентів типу HFC із спеціальною рідиною, вибраною відповідно до температури геотермального ресурсу.
Рисунок 1. Бінарна геотермальна електростанція
Пари робочої рідини надходять до турбіни, де їх енергетичний вміст перетворюється на механічну енергію та доставляється через вал до генератора.Пара виходить із турбіни в конденсатор, де знову перетворюється на рідину.На більшості заводів охолоджуюча вода циркулює між конденсатором і градирнею, щоб відвести це тепло в атмосферу.Альтернативою є використання так званих «сухих охолоджувачів» або конденсаторів з повітряним охолодженням, які відводять тепло безпосередньо в повітря без потреби в охолоджувальній воді.Ця конструкція фактично виключає будь-яке споживання води заводом для охолодження.Сухе охолодження, оскільки воно працює при вищих температурах (особливо в ключовий літній сезон), ніж градирні, призводить до зниження ефективності установки.Рідка робоча рідина з конденсатора перекачується назад до попереднього підігрівача/випарника вищого тиску живильним насосом для повторення циклу.
Бінарний цикл - це тип установки, яка буде використовуватися для низькотемпературних геотермальних установок.В даний час готове бінарне обладнання доступне в модулях від 200 до 1000 кВт.
ОСНОВИ ЕЛЕКТРОУСТАНОВКИ
Компоненти електростанції
Процес виробництва електроенергії з низькотемпературного геотермального джерела тепла (або з пари на звичайній електростанції) включає цикл, який інженери називають циклом Ренкіна.У звичайній електростанції цикл, як показано на малюнку 1, включає котел, турбіну, генератор, конденсатор, насос живильної води, градирню та насос охолоджувальної води.Пара утворюється в котлі шляхом спалювання палива (вугілля, нафти, газу або урану).Пара передається до турбіни, де, розширюючись проти лопатей турбіни, теплова енергія пари перетворюється на механічну енергію, що викликає обертання турбіни.Цей механічний рух передається через вал до генератора, де він перетворюється в електричну енергію.Після проходження через турбіну пара знову перетворюється на рідку воду в конденсаторі електростанції.У процесі конденсації тепло, яке не використовується турбіною, передається в охолоджуючу воду.Охолоджуюча вода надходить до градирні, де «відпрацьоване тепло» з циклу відкидається в атмосферу.Конденсат пари подається в котел живильним насосом для повторення процесу.
Таким чином, електростанція — це просто цикл, який сприяє перетворенню енергії з однієї форми в іншу.У цьому випадку хімічна енергія в паливі перетворюється в теплову (в котлі), потім в механічну (в турбіні) і, нарешті, в електричну (в генераторі).Хоча енергоємність кінцевого продукту, електроенергії, зазвичай виражається в одиницях ват-годин або кіловат-годин (1000 ват-годин або 1 кВт-год), розрахунки продуктивності установки часто виконуються в одиницях BTU.Зручно пам’ятати, що 1 кіловат-година є енергетичним еквівалентом 3413 BTU.Одним із найважливіших факторів визначення електростанції є те, скільки енергії (палива) потрібно для виробництва даної електроенергії.
Підводні пуповини
Основні функції
Забезпечте гідравлічну енергію для підводних систем керування, наприклад для відкриття/закриття клапанів
Забезпечення електроенергією та сигналами керування підводним системам керування
Доставляйте виробничі хімікати для підводного закачування на дерево або в свердловину
Подача газу для роботи газліфта
Щоб забезпечити ці функції, можна включити глибоководну пуповину
Трубки для впорскування хімікатів
Гідравлічні підвідні труби
Електричні сигнальні кабелі керування
Силові електричні кабелі
Оптоволоконний сигнал
Великі труби для газліфта
Підводний шланг — це збірка гідравлічних шлангів, яка також може включати електричні кабелі або оптичні волокна, що використовуються для керування підводними конструкціями з морської платформи або плавучого судна.Це невід’ємна частина системи підводного видобутку, без якої неможливий стабільний економічний підводний видобуток нафти.
Ключові компоненти
Верхня вузол пуповини (TUTA)
Верхній вузол шлангокабеля (TUTA) забезпечує інтерфейс між основним шлангокабелем і верхнім обладнанням керування.Пристрій є окремо стоячим корпусом, який можна закріпити болтами або зварити в місці, що примикає до пуповини, у небезпечному відкритому середовищі на борту установки.Ці агрегати зазвичай виготовляються відповідно до вимог замовника з метою вибору гідравлічних, пневматичних, енергетичних, сигнальних, оптоволоконних і матеріалів.
TUTA зазвичай містить електричні розподільні коробки для електричних силових і комунікаційних кабелів, а також труби, манометри, запірні та випускні клапани для відповідних гідравлічних і хімічних джерел.
(Підводний) вузол шлангокабеля (UTA)
UTA, розташована на грязьовій підкладці, є багатокомпонентною електрогідравлічною системою, яка дозволяє підключати багато підводних модулів керування до одних і тих самих комунікаційних, електричних і гідравлічних ліній живлення.Результатом є те, що багатьма колодязями можна керувати через одну шлангову трубу.З UTA з’єднання з окремими колодязями та SCM здійснюються за допомогою перемичок.
Сталеві дроти (SFL)
Літаючі дроти забезпечують електричні/гідравлічні/хімічні з’єднання від UTA до окремих дерев/контрольних блоків.Вони є частиною підводної розподільчої системи, яка розповсюджує повноцінні функціональні можливості для призначених цілей обслуговування.Зазвичай вони встановлюються після шлангокабелю та підключаються за допомогою ROV.
Пуповинні матеріали
Залежно від типу застосування зазвичай доступні такі матеріали:
Термопласт
Переваги: дешевий, швидка доставка та стійкий до втоми
Мінуси: не підходить для глибокої води;проблема хімічної сумісності;старіння та ін.
Дуплексна нержавіюча сталь Nitronic 19D з оцинкованим покриттям
Плюси:
Нижча вартість порівняно з супердуплексною нержавіючої сталлю (SDSS)
Вища межа текучості порівняно з 316L
Стійкість до внутрішньої корозії
Сумісний для гідравлічних і більшості хімічних ін'єкцій
Кваліфікований для динамічного обслуговування
Мінуси:
Необхідний зовнішній захист від корозії – екструдований цинк
Занепокоєння щодо надійності зварних швів деяких розмірів
Труби важчі та більші, ніж еквівалентні SDSS – проблеми з висінням і встановленням
Нержавіюча сталь 316L
Плюси:
Низька вартість
Потребує незначного катодного захисту або взагалі не потребує короткого часу
Низька межа текучості
Конкурує з термопластом для низького тиску, мілководних зв’язків – дешевше за короткий термін експлуатації
Мінуси:
Не має кваліфікації для динамічного обслуговування
сприйнятливий до хлориду
Супердуплексна нержавіюча сталь (еквівалент стійкості до точкової корки - PRE >40)
Плюси:
Висока міцність означає малий діаметр, малу вагу для встановлення та підвішування.
Висока стійкість до корозійного розтріскування під напругою в хлоридному середовищі (еквівалент стійкості до пітінгу > 40) означає відсутність потреби у покритті або CP.
Процес екструзії означає відсутність складних для перевірки зварних швів.
Мінуси:
Необхідно контролювати утворення міжметалевої фази (сигма) під час виробництва та зварювання.
Найвища вартість і найдовші терміни виготовлення сталей, які використовуються для шлангокабельних труб
Вуглецева сталь з оцинкованим покриттям (ZCCS)
Плюси:
Низька вартість порівняно з SDSS
Кваліфікований для динамічного обслуговування
Мінуси:
Шов зварений
Менша внутрішня корозійна стійкість, ніж 19D
Важкий і великий діаметр порівняно з SDSS
Введення в експлуатацію пуповини
Щойно встановлені шлангокабелі зазвичай містять накопичувальні рідини.Рідини для зберігання повинні бути витіснені запланованими продуктами, перш ніж вони будуть використані для виробництва.Необхідно звернути увагу на можливі проблеми несумісності, які можуть призвести до утворення осаду та спричинити закупорку пуповини.Якщо очікується несумісність, потрібна відповідна буферна рідина.Наприклад, для введення в експлуатацію лінії інгібіторів асфальтенів потрібен спільний розчинник, такий як EGMBE, щоб забезпечити буфер між інгібітором асфальтенів і рідиною для зберігання, оскільки вони зазвичай несумісні.