Добыча нефти на месторождениях
Как работают линии управления в скважинах?
Линии управления обеспечивают передачу сигналов, сбор скважинных данных, а также управление и активацию скважинных приборов.
Командные и управляющие сигналы могут быть отправлены с поверхности на скважинный инструмент в стволе скважины.Данные со скважинных датчиков могут быть отправлены в наземные системы для оценки или использования в определенных скважинных операциях.
Скважинные предохранительные клапаны (DHSV) представляют собой подземные предохранительные клапаны с надводным управлением (SCSSV), гидравлически управляемые с панели управления на поверхности.Когда гидравлическое давление прикладывается к линии управления, давление заставляет втулку внутри клапана скользить вниз, открывая клапан.При сбросе гидравлического давления клапан закрывается.
Скважинные гидравлические линии Meilong Tube в основном используются в качестве коммуникационных каналов для гидравлических скважинных устройств в нефтяных, газовых и водонагнетательных скважинах, где требуется долговечность и устойчивость к экстремальным условиям.Эти линии могут быть сконфигурированы по индивидуальному заказу для различных применений и скважинных компонентов.
Все инкапсулированные материалы гидролитически стабильны и совместимы со всеми типичными жидкостями для заканчивания скважин, включая газ высокого давления.Выбор материала основывается на различных критериях, включая температуру на забое, твердость, прочность на растяжение и разрыв, водопоглощение и газопроницаемость, устойчивость к окислению, абразивному и химическому воздействию.
Линии управления подверглись значительной доработке, включая испытания на разрушение и моделирование скважины в автоклаве высокого давления.Лабораторные испытания на раздавливание продемонстрировали повышенную нагрузку, при которой герметизированные трубки могут сохранять функциональную целостность, особенно при использовании проволочных прядей «бамперных проводов».
Где используются контрольные линии?
★ Интеллектуальные скважины, которым требуются функциональные возможности и преимущества управления пластом удаленных устройств управления потоком из-за затрат или рисков, связанных с вмешательством, или невозможности поддерживать наземную инфраструктуру, необходимую в удаленном месте.
★ Земля, платформа или подводная среда.
Геотермальная энергетика
Типы растений
Есть в основном три типа геотермальных электростанций, используемых для производства электроэнергии.Тип установки определяется в первую очередь характером геотермального ресурса на участке.
Так называемая прямопаровая геотермальная установка применяется, когда геотермальный ресурс производит пар непосредственно из скважины.Пар после прохождения через сепараторы (удаляющие мелкие частицы песка и породы) подается на турбину.Это были самые ранние типы электростанций, разработанные в Италии и США. К сожалению, паровые ресурсы являются самыми редкими из всех геотермальных ресурсов и существуют только в нескольких местах в мире.Очевидно, что паровые установки не будут применяться к низкотемпературным ресурсам.
Установки мгновенного пара используются в тех случаях, когда геотермальные ресурсы производят горячую воду высокой температуры или комбинацию пара и горячей воды.Жидкость из скважины подается в расширительный бак, где часть воды испаряется до пара и направляется на турбину.Оставшаяся вода направляется на утилизацию (обычно закачка).В зависимости от температуры ресурса возможно использование двухступенчатых расширителей.В этом случае вода, отделенная в баке первой ступени, направляется в расширительный бак второй ступени, где отделяется большее количество (но более низкого давления) пара.Оставшаяся вода из бака второй ступени затем направляется на утилизацию.Так называемая установка двойного испарения подает на турбину пар с двумя разными давлениями.Опять же, этот тип установок не может применяться к низкотемпературным ресурсам.
Третий тип геотермальной электростанции называется бинарной.Название происходит от того факта, что вторая жидкость в замкнутом цикле используется для работы турбины, а не геотермального пара.На рис. 1 представлена упрощенная схема геотермальной электростанции бинарного типа.Геотермальная жидкость проходит через теплообменник, называемый котлом или испарителем (на некоторых заводах используются два последовательных теплообменника, первый - подогреватель, а второй - испаритель), где тепло геотермальной жидкости передается рабочей жидкости, вызывая ее кипение. .Раньше рабочими жидкостями в низкотемпературных бинарных установках были хладагенты CFC (фреонового типа).В современных машинах используются углеводороды (изобутан, пентан и т. д.) хладагентов типа HFC со специальной жидкостью, выбранной в соответствии с температурой геотермальных ресурсов.
Рисунок 1. Бинарная геотермальная электростанция
Пары рабочего тела подаются на турбину, где содержащаяся в них энергия преобразуется в механическую энергию и доставляется через вал к генератору.Пар выходит из турбины в конденсатор, где он снова превращается в жидкость.На большинстве установок охлаждающая вода циркулирует между конденсатором и градирней, чтобы отводить это тепло в атмосферу.Альтернативой является использование так называемых «сухих охладителей» или конденсаторов с воздушным охлаждением, которые отводят тепло непосредственно в воздух без необходимости использования охлаждающей воды.Такая конструкция практически исключает безвозвратное использование воды установкой для охлаждения.Сухое охлаждение, поскольку оно работает при более высоких температурах (особенно в ключевой летний сезон), чем градирни, приводит к снижению эффективности установки.Жидкая рабочая жидкость из конденсатора перекачивается обратно в подогреватель/испаритель более высокого давления питающим насосом для повторения цикла.
Бинарный цикл - это тип установки, который будет использоваться для низкотемпературных геотермальных применений.В настоящее время серийное бинарное оборудование доступно в модулях от 200 до 1000 кВт.
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Компоненты электростанции
Процесс выработки электроэнергии из низкотемпературного геотермального источника тепла (или из пара на обычной электростанции) включает в себя процесс, который инженеры-технологи называют циклом Ренкина.На обычной электростанции цикл, как показано на рисунке 1, включает котел, турбину, генератор, конденсатор, насос питательной воды, градирню и насос охлаждающей воды.Пар образуется в котле за счет сжигания топлива (угля, нефти, газа или урана).Пар проходит к турбине, где, расширяясь относительно лопаток турбины, тепловая энергия пара преобразуется в механическую энергию, приводящую во вращение турбину.Это механическое движение передается через вал к генератору, где оно преобразуется в электрическую энергию.После прохождения через турбину пар снова превращается в жидкую воду в конденсаторе электростанции.В процессе конденсации тепло, не используемое турбиной, передается охлаждающей воде.Охлаждающая вода подается в градирню, где «отработанное тепло» цикла выбрасывается в атмосферу.Конденсат пара подается в котел питательным насосом для повторения процесса.
Таким образом, электростанция — это просто цикл, облегчающий преобразование энергии из одной формы в другую.При этом химическая энергия топлива преобразуется в тепловую (в котле), затем в механическую (в турбине) и, наконец, в электрическую (в генераторе).Хотя энергосодержание конечного продукта, электричества, обычно выражается в ватт-часах или киловатт-часах (1000 ватт-часов или 1 кВт-ч), расчеты производительности электростанции часто выполняются в единицах БТЕ.Удобно помнить, что 1 киловатт-час – это энергетический эквивалент 3413 БТЕ.Одно из наиболее важных определений, касающихся электростанции, заключается в том, сколько энергии (топлива) требуется для производства данной электрической мощности.
Подводные шлангокабели
Основные функции
Обеспечение гидравлической энергией подводных систем управления, например, для открытия/закрытия клапанов.
Обеспечение электроэнергией и управляющими сигналами подводных систем управления
Доставка производственных химикатов для подводной закачки на дерево или в скважину
Доставка газа для газлифта
Для выполнения этих функций глубоководный шлангокабель может включать
Трубки для инъекций химикатов
Трубки подачи гидравлики
Сигнальные кабели электрического управления
Электрические силовые кабели
Волоконно-оптический сигнал
Большие трубы для газлифта
Подводный шлангокабель представляет собой сборку гидравлических шлангов, которые также могут включать в себя электрические кабели или оптические волокна, используемые для управления подводными сооружениями с морской платформы или плавучего судна.Это неотъемлемая часть системы подводной добычи, без которой невозможна устойчивая экономичная подводная добыча нефти.
Ключевые компоненты
Узел заделки верхнего шлангокабеля (TUTA)
Узел заделки верхнего шлангокабеля (TUTA) обеспечивает интерфейс между основным шлангокабелем и верхним управляющим оборудованием.Устройство представляет собой отдельно стоящий кожух, который можно прикрепить болтами или сварить в месте, прилегающем к подвеске шлангокабеля, в опасной открытой среде на борту верхнего строения.Эти устройства обычно изготавливаются на заказ в соответствии с требованиями заказчика с точки зрения выбора гидравлических, пневматических, силовых, сигнальных, волоконно-оптических кабелей и материалов.
TUTA обычно включает в себя электрические распределительные коробки для кабелей электропитания и связи, а также трубопроводы, манометры, а также запорные и выпускные клапаны для соответствующих гидравлических и химических источников.
(Подводная) Узел заделки шлангокабеля (UTA)
UTA, находящаяся поверх грязевой подушки, представляет собой мультиплексную электрогидравлическую систему, позволяющую подключать множество подводных модулей управления к одним и тем же коммуникационным, электрическим и гидравлическим линиям питания.В результате одним шлангокабелем можно управлять многими скважинами.Со стороны UTA соединения с отдельными колодцами и SCM выполняются с помощью перемычек.
Стальные летучие выводы (SFL)
Летающие провода обеспечивают электрические/гидравлические/химические соединения от UTA к отдельным деревьям/блокам управления.Они являются частью подводной распределительной системы, которая распределяет функции шлангокабеля по назначению.Обычно они устанавливаются после шлангокабеля и подключаются с помощью ROV.
Пупочные материалы
В зависимости от типа применения обычно доступны следующие материалы:
Термопласт
Плюсы: это дешево, быстрая доставка и устойчивость к усталости.
Минусы: не подходит для глубокой воды;проблема химической совместимости;старение и др.
Оцинкованная дуплексная нержавеющая сталь Nitronic 19D
Плюсы:
Более низкая стоимость по сравнению с супердуплексной нержавеющей сталью (SDSS)
Более высокий предел текучести по сравнению с 316L
Внутренняя коррозионная стойкость
Совместимость с гидравлическими системами и большинством систем впрыска химикатов
Квалифицирован для динамического обслуживания
Минусы:
Требуется внешняя защита от коррозии – экструдированный цинк
Опасения по поводу надежности сварных швов в некоторых размерах
Трубы тяжелее и больше, чем эквивалентные SDSS - проблемы с подвеской и установкой
Нержавеющая сталь 316L
Плюсы:
Бюджетный
Требует незначительной катодной защиты или вообще не требует ее в течение короткого времени
Низкий предел текучести
Конкурентоспособен с термопластом для мелководных растяжек низкого давления – дешевле при коротком сроке службы в полевых условиях.
Минусы:
Не подходит для динамического обслуживания
восприимчивость к хлоридной питтинговой коррозии
Супердуплексная нержавеющая сталь (эквивалент стойкости к точечной коррозии — PRE >40)
Плюсы:
Высокая прочность означает малый диаметр, легкий вес для установки и подвешивания.
Высокая стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением в хлоридной среде (эквивалент стойкости к точечной коррозии > 40) означает отсутствие необходимости в покрытии или CP.
Процесс экструзии означает отсутствие сложных для контроля сварных швов.
Минусы:
Образование интерметаллической фазы (сигма) во время изготовления и сварки должно контролироваться.
Самая высокая стоимость, самые длительные сроки изготовления сталей, используемых для шлангокабелей.
Углеродистая сталь с цинковым покрытием (ZCCS)
Плюсы:
Низкая стоимость по сравнению с SDSS
Квалифицирован для динамического обслуживания
Минусы:
Сварной шов
Меньшая внутренняя коррозионная стойкость, чем у 19D
Тяжелый и большой диаметр по сравнению с SDSS
Пупочный ввод в эксплуатацию
Недавно установленные шлангокабели обычно содержат жидкости для хранения.Жидкости для хранения должны быть вытеснены целевыми продуктами, прежде чем они будут использованы для производства.Необходимо проявлять осторожность, чтобы выявлять потенциальные проблемы несовместимости, которые могут привести к преципитатам и закупорке пуповины.Если ожидается несовместимость, требуется надлежащая буферная жидкость.Например, для запуска линии ингибитора асфальтенов необходим общий растворитель, такой как EGMBE, для обеспечения буфера между ингибитором асфальтенов и жидкостью для хранения, поскольку они обычно несовместимы.