Παραγωγή πετρελαίου σε πετρελαιοπηγές
Πώς λειτουργούν οι γραμμές ελέγχου σε φρεάτια;
Οι γραμμές ελέγχου επιτρέπουν τη μετάδοση σημάτων, επιτρέπουν την απόκτηση δεδομένων κάτω από την οπή και επιτρέπουν τον έλεγχο και την ενεργοποίηση των οργάνων κάτω οπής.
Τα σήματα εντολής και ελέγχου μπορούν να σταλούν από μια θέση στην επιφάνεια στο εργαλείο κάτω οπής στο φρεάτιο.Τα δεδομένα από τους αισθητήρες κάτω οπής μπορούν να σταλούν στα επιφανειακά συστήματα για αξιολόγηση ή χρήση σε ορισμένες λειτουργίες φρεατίων.
Οι βαλβίδες ασφαλείας Downhole (DHSV) είναι ελεγχόμενες επιφανειακές βαλβίδες ασφαλείας υποεπιφανείας (SCSSV) που λειτουργούν υδραυλικά από έναν πίνακα ελέγχου στην επιφάνεια.Όταν εφαρμόζεται υδραυλική πίεση κάτω από μια γραμμή ελέγχου, η πίεση αναγκάζει ένα χιτώνιο μέσα στη βαλβίδα να γλιστρήσει προς τα κάτω, ανοίγοντας τη βαλβίδα.Με την απελευθέρωση της υδραυλικής πίεσης, η βαλβίδα κλείνει.
Οι υδραυλικές γραμμές downhole της Meilong Tube χρησιμοποιούνται κυρίως ως αγωγοί επικοινωνίας για υδραυλικά χειριζόμενες συσκευές κάτω οπής σε φρεάτια έγχυσης πετρελαίου, αερίου και νερού, όπου απαιτείται ανθεκτικότητα και αντοχή σε ακραίες συνθήκες.Αυτές οι γραμμές μπορούν να διαμορφωθούν προσαρμοσμένα για μια ποικιλία εφαρμογών και εξαρτημάτων downhole.
Όλα τα ενθυλακωμένα υλικά είναι υδρολυτικά σταθερά και είναι συμβατά με όλα τα τυπικά ρευστά συμπλήρωσης φρέατος, συμπεριλαμβανομένου του αερίου υψηλής πίεσης.Η επιλογή υλικού βασίζεται σε διάφορα κριτήρια, συμπεριλαμβανομένης της θερμοκρασίας πυθμένα, της σκληρότητας, της αντοχής σε εφελκυσμό και σχισίματος, της απορρόφησης νερού και της διαπερατότητας αερίων, της οξείδωσης και της αντοχής στην τριβή και στα χημικά.
Οι γραμμές ελέγχου έχουν υποστεί εκτεταμένη ανάπτυξη, συμπεριλαμβανομένης της δοκιμής σύνθλιψης και της προσομοίωσης φρεατίων σε αυτόκλειστο υψηλής πίεσης.Οι εργαστηριακές δοκιμές σύνθλιψης έχουν δείξει την αυξημένη φόρτιση κάτω από την οποία οι ενθυλακωμένες σωλήνες μπορούν να διατηρήσουν τη λειτουργική ακεραιότητα, ιδιαίτερα όταν χρησιμοποιούνται «σύρματα προφυλακτήρα» με σύρμα.
Πού χρησιμοποιούνται οι γραμμές ελέγχου;
★ Ευφυή φρεάτια που απαιτούν τη λειτουργικότητα και τα οφέλη διαχείρισης δεξαμενής των συσκευών απομακρυσμένου ελέγχου ροής λόγω του κόστους ή των κινδύνων των επεμβάσεων ή της αδυναμίας υποστήριξης της επιφανειακής υποδομής που απαιτείται σε μια απομακρυσμένη τοποθεσία.
★ Χερσαία, πλατφόρμα ή υποθαλάσσια περιβάλλοντα.
Γεωθερμική Παραγωγή Ενέργειας
Τύποι φυτών
Υπάρχουν βασικά τρεις τύποι γεωθερμικών σταθμών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.Ο τύπος της εγκατάστασης καθορίζεται κυρίως από τη φύση του γεωθερμικού πόρου στην τοποθεσία.
Η λεγόμενη γεωθερμική εγκατάσταση άμεσου ατμού εφαρμόζεται όταν ο γεωθερμικός πόρος παράγει ατμό απευθείας από το πηγάδι.Ο ατμός, αφού περάσει από διαχωριστές (που αφαιρούν μικρά σωματίδια άμμου και βράχου) διοχετεύεται στον στρόβιλο.Αυτοί ήταν οι πρώτοι τύποι εγκαταστάσεων που αναπτύχθηκαν στην Ιταλία και στις ΗΠΑ Δυστυχώς, οι πηγές ατμού είναι οι πιο σπάνιοι από όλους τους γεωθερμικούς πόρους και υπάρχουν μόνο σε λίγα μέρη στον κόσμο.Προφανώς οι εγκαταστάσεις ατμού δεν θα εφαρμόζονταν σε πόρους χαμηλής θερμοκρασίας.
Οι εγκαταστάσεις ατμού flash χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου ο γεωθερμικός πόρος παράγει ζεστό νερό υψηλής θερμοκρασίας ή συνδυασμό ατμού και ζεστού νερού.Το υγρό από το φρεάτιο παραδίδεται σε μια δεξαμενή εκτόνωσης όπου ένα μέρος του νερού αναβοσβήνει σε ατμό και κατευθύνεται στον στρόβιλο.Το υπόλοιπο νερό κατευθύνεται στην απόρριψη (συνήθως έγχυση).Ανάλογα με τη θερμοκρασία του πόρου μπορεί να είναι δυνατή η χρήση δύο σταδίων δεξαμενών flash.Σε αυτή την περίπτωση, το νερό που διαχωρίζεται στη δεξαμενή του πρώτου σταδίου κατευθύνεται σε μια δεξαμενή εκτόνωσης δεύτερου σταδίου όπου διαχωρίζεται περισσότερος (αλλά χαμηλότερη πίεση) ατμός.Το νερό που απομένει από τη δεξαμενή του δεύτερου σταδίου κατευθύνεται στη συνέχεια στην απόρριψη.Η λεγόμενη εγκατάσταση διπλής λάμψης παρέχει ατμό σε δύο διαφορετικές πιέσεις στον στρόβιλο.Και πάλι, αυτός ο τύπος εγκατάστασης δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε πόρους χαμηλής θερμοκρασίας.
Ο τρίτος τύπος σταθμού γεωθερμίας ονομάζεται δυαδικός σταθμός.Το όνομα προέρχεται από το γεγονός ότι ένα δεύτερο ρευστό σε έναν κλειστό κύκλο χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του στροβίλου αντί για γεωθερμικό ατμό.Το Σχήμα 1 παρουσιάζει ένα απλοποιημένο διάγραμμα μιας γεωθερμικής εγκατάστασης δυαδικού τύπου.Το γεωθερμικό ρευστό διέρχεται μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας που ονομάζεται λέβητας ή ατμοποιητής (σε ορισμένες εγκαταστάσεις, δύο εναλλάκτες θερμότητας στη σειρά, ο πρώτος ένας προθερμαντήρας και ο δεύτερος ένας ατμοποιητής) όπου η θερμότητα στο γεωθερμικό ρευστό μεταφέρεται στο λειτουργικό ρευστό προκαλώντας το βρασμό του .Τα προηγούμενα ρευστά εργασίας σε δυαδικές εγκαταστάσεις χαμηλής θερμοκρασίας ήταν ψυκτικά CFC (τύπου Freon).Τα τρέχοντα μηχανήματα χρησιμοποιούν υδρογονάνθρακες (ισοβουτάνιο, πεντάνιο κ.λπ.) ψυκτικών ουσιών τύπου HFC με το συγκεκριμένο ρευστό που επιλέγεται για να ταιριάζει με τη θερμοκρασία του γεωθερμικού πόρου.
Εικόνα 1. Δυαδικός σταθμός γεωθερμίας
Οι ατμοί του ρευστού εργασίας διοχετεύονται στον στρόβιλο όπου το ενεργειακό του περιεχόμενο μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια και παραδίδεται, μέσω του άξονα στη γεννήτρια.Ο ατμός εξέρχεται από τον στρόβιλο στον συμπυκνωτή όπου μετατρέπεται ξανά σε υγρό.Στα περισσότερα εργοστάσια, το νερό ψύξης κυκλοφορεί μεταξύ του συμπυκνωτή και ενός πύργου ψύξης για να απορρίψει αυτή τη θερμότητα στην ατμόσφαιρα.Μια εναλλακτική είναι η χρήση των λεγόμενων «dry coolers» ή αερόψυκτων συμπυκνωτών που απορρίπτουν τη θερμότητα απευθείας στον αέρα χωρίς την ανάγκη ψύξης νερού.Αυτός ο σχεδιασμός ουσιαστικά εξαλείφει κάθε καταναλωτική χρήση νερού από το εργοστάσιο για ψύξη.Η ξηρή ψύξη, επειδή λειτουργεί σε υψηλότερες θερμοκρασίες (ιδιαίτερα στη βασική καλοκαιρινή περίοδο) από τους πύργους ψύξης οδηγεί σε χαμηλότερη απόδοση της εγκατάστασης.Το υγρό εργασίας από τον συμπυκνωτή αντλείται πίσω στον προθερμαντήρα/ατμοποιητή υψηλότερης πίεσης από την αντλία τροφοδοσίας για να επαναληφθεί ο κύκλος.
Ο δυαδικός κύκλος είναι ο τύπος εγκατάστασης που θα χρησιμοποιηθεί για γεωθερμικές εφαρμογές χαμηλής θερμοκρασίας.Επί του παρόντος, ο δυαδικός εξοπλισμός εκτός ραφιού είναι διαθέσιμος σε μονάδες από 200 έως 1.000 kW.
ΒΑΣΕΙΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ Η/Ζ
Εξαρτήματα σταθμού ηλεκτροπαραγωγής
Η διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από μια χαμηλής θερμοκρασίας γεωθερμική πηγή θερμότητας (ή από ατμό σε συμβατική μονάδα παραγωγής ενέργειας) περιλαμβάνει μια διαδικασία που οι μηχανικοί αναφέρονται ως κύκλος Rankine.Σε μια συμβατική μονάδα ηλεκτροπαραγωγής, ο κύκλος, όπως απεικονίζεται στο σχήμα 1, περιλαμβάνει έναν λέβητα, στρόβιλο, γεννήτρια, συμπυκνωτή, αντλία νερού τροφοδοσίας, πύργο ψύξης και αντλία νερού ψύξης.Ο ατμός παράγεται στο λέβητα με την καύση καυσίμου (άνθρακας, πετρέλαιο, αέριο ή ουράνιο).Ο ατμός διοχετεύεται στον στρόβιλο όπου, όταν διαστέλλεται ενάντια στα πτερύγια του στροβίλου, η θερμική ενέργεια στον ατμό μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια προκαλώντας περιστροφή του στροβίλου.Αυτή η μηχανική κίνηση μεταφέρεται μέσω ενός άξονα στη γεννήτρια όπου μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια.Αφού περάσει από τον στρόβιλο, ο ατμός μετατρέπεται ξανά σε υγρό νερό στον συμπυκνωτή του σταθμού παραγωγής ενέργειας.Μέσω της διαδικασίας συμπύκνωσης, θερμότητα που δεν χρησιμοποιείται από τον στρόβιλο απελευθερώνεται στο νερό ψύξης.Το νερό ψύξης, παραδίδεται στον πύργο ψύξης όπου η «απόβλητη θερμότητα» από τον κύκλο απορρίπτεται στην ατμόσφαιρα.Το συμπύκνωμα ατμού παραδίδεται στο λέβητα από την αντλία τροφοδοσίας για να επαναληφθεί η διαδικασία.
Συνοπτικά, ένας σταθμός ηλεκτροπαραγωγής είναι απλώς ένας κύκλος που διευκολύνει τη μετατροπή της ενέργειας από τη μια μορφή στην άλλη.Σε αυτή την περίπτωση η χημική ενέργεια στο καύσιμο μετατρέπεται σε θερμότητα (στο λέβητα), και στη συνέχεια σε μηχανική ενέργεια (στον στρόβιλο) και τέλος σε ηλεκτρική ενέργεια (στη γεννήτρια).Αν και το ενεργειακό περιεχόμενο του τελικού προϊόντος, του ηλεκτρισμού, εκφράζεται συνήθως σε μονάδες βατώρες ή κιλοβατώρες (1000 βατώρες ή 1 kW-hr), οι υπολογισμοί της απόδοσης της εγκατάστασης γίνονται συχνά σε μονάδες BTU.Είναι βολικό να θυμάστε ότι 1 κιλοβατώρα είναι το ισοδύναμο ενέργειας 3413 BTU.Ένας από τους πιο σημαντικούς προσδιορισμούς σχετικά με ένα εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής είναι πόση ενέργεια εισόδου (καυσίμου) απαιτείται για την παραγωγή μιας δεδομένης ηλεκτρικής παραγωγής.
Υποθαλάσσια Ομφαλοειδή
Κύριες Λειτουργίες
Παρέχετε υδραυλική ισχύ σε υποθαλάσσια συστήματα ελέγχου, όπως για άνοιγμα/κλείσιμο βαλβίδων
Παρέχετε ηλεκτρική ενέργεια και σήματα ελέγχου στα υποθαλάσσια συστήματα ελέγχου
Παράδοση χημικών ουσιών παραγωγής για υποθαλάσσια έγχυση σε δέντρο ή κάτω τρύπα
Παράδοση αερίου για λειτουργία ανύψωσης αερίου
Για την παροχή αυτών των λειτουργιών, μπορεί να περιλαμβάνει έναν ομφάλιο βαθύ νερό
Σωλήνες έγχυσης χημικών
Υδραυλικοί σωλήνες παροχής
Καλώδια σήματος ηλεκτρικού ελέγχου
Καλώδια ηλεκτρικού ρεύματος
Σήμα οπτικών ινών
Μεγάλοι σωλήνες για ανύψωση αερίου
Ο υποθαλάσσιος ομφάλιος είναι ένα σύνολο υδραυλικών εύκαμπτων σωλήνων που μπορεί επίσης να περιλαμβάνει ηλεκτρικά καλώδια ή οπτικές ίνες, που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο υποθαλάσσιων κατασκευών από μια υπεράκτια πλατφόρμα ή ένα πλωτό σκάφος.Αποτελεί ουσιαστικό μέρος του υποθαλάσσιου συστήματος παραγωγής, χωρίς το οποίο δεν είναι δυνατή η βιώσιμη οικονομική παραγωγή υποθαλάσσιου πετρελαίου.
Βασικά συστατικά
Συγκρότημα τερματισμού του ομφάλιου πλάτους (TUTA)
Το Topside Umbilical Termination Assembly (TUTA) παρέχει τη διασύνδεση μεταξύ του κύριου ομφάλιου και του επάνω εξοπλισμού ελέγχου.Η μονάδα είναι ένα περίβλημα ελεύθερης τοποθέτησης που μπορεί να βιδωθεί ή να συγκολληθεί σε μια θέση δίπλα στην ομφαλική ανάρτηση σε ένα επικίνδυνο εκτεθειμένο περιβάλλον στην επάνω εγκατάσταση.Αυτές οι μονάδες είναι συνήθως προσαρμοσμένες στις απαιτήσεις των πελατών με σκοπό την επιλογή υδραυλικών, πνευματικών, ισχύος, σήματος, οπτικών ινών και υλικού.
Το TUTA συνήθως ενσωματώνει ηλεκτρικά κουτιά διακλάδωσης για τα καλώδια ηλεκτρικής ενέργειας και επικοινωνίας, καθώς και σωλήνες εργασίας, μετρητές και βαλβίδες μπλοκαρίσματος και εξαέρωσης για τις κατάλληλες υδραυλικές και χημικές προμήθειες.
(Υποθαλάσσια) Συγκρότημα Ομφαλίου Τερματισμού (UTA)
Το UTA, που κάθεται πάνω σε ένα μαξιλάρι λάσπης, είναι ένα ηλεκτροϋδραυλικό σύστημα πολλαπλών πλεγμάτων που επιτρέπει σε πολλές υποθαλάσσιες μονάδες ελέγχου να συνδέονται στις ίδιες γραμμές επικοινωνίας, ηλεκτρικές και υδραυλικές γραμμές τροφοδοσίας.Το αποτέλεσμα είναι ότι πολλά φρεάτια μπορούν να ελεγχθούν μέσω ενός ομφάλιου.Από το UTA, οι συνδέσεις στα μεμονωμένα φρεάτια και τα SCM γίνονται με συγκροτήματα jumper.
Steel Flying Leads (SFL)
Τα ιπτάμενα καλώδια παρέχουν ηλεκτρικές/υδραυλικές/χημικές συνδέσεις από το UTA σε μεμονωμένα δέντρα/λοβούς ελέγχου.Αποτελούν μέρος του υποθαλάσσιου συστήματος διανομής που διανέμει τις ομφαλικές λειτουργίες στους επιδιωκόμενους στόχους υπηρεσίας.Συνήθως εγκαθίστανται μετά τον ομφάλιο και συνδέονται με ROV.
Ομφαλικά Υλικά
Ανάλογα με τους τύπους εφαρμογής, είναι συνήθως διαθέσιμα τα ακόλουθα υλικά:
Θερμοπλαστικός
Πλεονεκτήματα: Είναι φθηνό, γρήγορη παράδοση και ανθεκτικό στην κούραση
Μειονεκτήματα: Δεν είναι κατάλληλο για βαθιά νερά.πρόβλημα χημικής συμβατότητας?γήρανση κλπ.
Διπλό ανοξείδωτο ατσάλι Nitronic 19D με επίστρωση ψευδαργύρου
Πλεονεκτήματα:
Χαμηλότερο κόστος σε σύγκριση με το super duplex ανοξείδωτο χάλυβα (SDSS)
Υψηλότερη αντοχή διαρροής σε σύγκριση με 316L
Εσωτερική αντοχή στη διάβρωση
Συμβατό για υδραυλικές και περισσότερες υπηρεσίες έγχυσης χημικών
Πιστοποιημένος για δυναμική υπηρεσία
Μειονεκτήματα:
Απαιτείται εξωτερική αντιδιαβρωτική προστασία – εξωθημένο ψευδάργυρο
Ανησυχίες για την αξιοπιστία των συγκολλήσεων ραφής σε ορισμένα μεγέθη
Οι σωλήνες είναι βαρύτεροι και μεγαλύτεροι από το ισοδύναμο SDSS - ανησυχίες για το κλείσιμο και την εγκατάσταση
Ανοξείδωτο ατσάλι 316L
Πλεονεκτήματα:
Χαμηλό κόστος
Χρειάζεται ελάχιστη ή καθόλου καθοδική προστασία για μικρή διάρκεια
Χαμηλή αντοχή διαρροής
Ανταγωνιστικό με θερμοπλαστικό για χαμηλή πίεση, ρηχά νερά - φθηνότερο για μικρή διάρκεια ζωής στο πεδίο
Μειονεκτήματα:
Δεν πληροί τις προϋποθέσεις για δυναμική υπηρεσία
ευαίσθητο στο χλώριο
Super Duplex από ανοξείδωτο χάλυβα (ισοδύναμο αντίστασης διάτρησης - PRE >40)
Πλεονεκτήματα:
Υψηλή αντοχή σημαίνει μικρή διάμετρο, μικρό βάρος για εγκατάσταση και ανάρτηση.
Υψηλή αντοχή σε ρωγμές από διάβρωση λόγω καταπόνησης σε περιβάλλοντα χλωρίου (ισοδύναμο αντίστασης διάτρησης > 40) σημαίνει ότι δεν απαιτείται επίστρωση ή CP.
Η διαδικασία εξώθησης δεν σημαίνει ότι δεν είναι δύσκολο να επιθεωρηθούν συγκολλήσεις ραφής.
Μειονεκτήματα:
Ο σχηματισμός διαμεταλλικής φάσης (σίγμα) κατά την κατασκευή και τη συγκόλληση πρέπει να ελέγχεται.
Το υψηλότερο κόστος, οι μεγαλύτεροι χρόνοι παράδοσης χάλυβα που χρησιμοποιούνται για ομφάλιους σωλήνες
Ανθρακούχο χάλυβας με επίστρωση ψευδαργύρου (ZCCS)
Πλεονεκτήματα:
Χαμηλό κόστος σε σχέση με το SDSS
Πιστοποιημένος για δυναμική υπηρεσία
Μειονεκτήματα:
Ραφή συγκολλημένη
Λιγότερη εσωτερική αντοχή στη διάβρωση από το 19D
Βαριά και μεγάλη διάμετρος σε σύγκριση με SDSS
Ομφαλική θέση σε λειτουργία
Οι ομφάλλοι που έχουν τοποθετηθεί πρόσφατα έχουν συνήθως υγρά αποθήκευσης μέσα τους.Τα υγρά αποθήκευσης πρέπει να εκτοπιστούν από τα προβλεπόμενα προϊόντα προτού χρησιμοποιηθούν για παραγωγή.Πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα για την επισήμανση πιθανών προβλημάτων ασυμβατότητας που μπορεί να προκαλέσουν ιζήματα και να προκαλέσουν το φράξιμο των ομφαλικών σωλήνων.Απαιτείται κατάλληλο ρυθμιστικό υγρό εάν αναμένεται ασυμβατότητα.Για παράδειγμα, για να τεθεί σε λειτουργία μια γραμμή αναστολέα ασφαλτενίου, απαιτείται ένας αμοιβαίος διαλύτης όπως το EGMBE για την παροχή ρυθμιστικού διαλύματος μεταξύ του αναστολέα ασφαλτίνης και του υγρού αποθήκευσης, δεδομένου ότι είναι τυπικά ασύμβατα.