Sản xuất dầu ở mỏ dầu
Làm thế nào để dòng kiểm soát hoạt động trong giếng?
Các đường điều khiển cho phép truyền tín hiệu, cho phép thu thập dữ liệu hạ cấp và cho phép kiểm soát và kích hoạt các thiết bị hạ cấp.
Các tín hiệu chỉ huy và điều khiển có thể được gửi từ một vị trí trên bề mặt đến công cụ hạ cấp trong giếng.Dữ liệu từ các cảm biến hạ cấp có thể được gửi đến các hệ thống bề mặt để đánh giá hoặc sử dụng trong các hoạt động giếng nhất định.
Van an toàn lỗ dưới (DHSV) là các van an toàn dưới bề mặt được điều khiển bằng bề mặt (SCSSV) được vận hành bằng thủy lực từ một bảng điều khiển trên bề mặt.Khi áp suất thủy lực được áp dụng xuống một đường điều khiển, áp suất này sẽ buộc một ống bọc trong van trượt xuống, mở van.Khi giải phóng áp suất thủy lực, van đóng lại.
Các đường thủy lực hạ cấp của Meilong Tube được sử dụng chủ yếu làm ống dẫn thông tin liên lạc cho các thiết bị hạ cấp vận hành bằng thủy lực trong các giếng dầu, khí đốt và giếng phun nước, nơi cần có độ bền và khả năng chống lại các điều kiện khắc nghiệt.Các dòng này có thể được cấu hình tùy chỉnh cho nhiều ứng dụng và thành phần hạ cấp.
Tất cả các vật liệu bọc đều ổn định về mặt thủy phân và tương thích với tất cả các chất lỏng hoàn thiện giếng điển hình, kể cả khí áp suất cao.Việc lựa chọn vật liệu dựa trên các tiêu chí khác nhau, bao gồm nhiệt độ lỗ đáy, độ cứng, độ bền kéo và xé, khả năng hấp thụ nước và thấm khí, quá trình oxy hóa, mài mòn và kháng hóa chất.
Các đường điều khiển đã trải qua quá trình phát triển rộng rãi, bao gồm thử nghiệm nghiền nát và mô phỏng giếng hấp áp suất cao.Các thử nghiệm va đập trong phòng thí nghiệm đã chứng minh tải trọng tăng lên theo đó ống bọc có thể duy trì tính toàn vẹn về chức năng, đặc biệt khi sử dụng "dây cản" dạng sợi.
Dòng điều khiển được sử dụng ở đâu?
★ Các giếng thông minh đòi hỏi chức năng và lợi ích quản lý hồ chứa của các thiết bị kiểm soát dòng chảy từ xa do chi phí hoặc rủi ro của các biện pháp can thiệp hoặc không có khả năng hỗ trợ cơ sở hạ tầng bề mặt cần thiết ở một địa điểm xa.
★ Môi trường đất liền, nền tảng hoặc dưới biển.
Phát điện địa nhiệt
Các loại thực vật
Về cơ bản có ba loại nhà máy địa nhiệt được sử dụng để tạo ra điện.Loại nhà máy được xác định chủ yếu bởi bản chất của tài nguyên địa nhiệt tại địa điểm.
Cái gọi là nhà máy địa nhiệt hơi nước trực tiếp được áp dụng khi tài nguyên địa nhiệt tạo ra hơi nước trực tiếp từ giếng.Hơi nước sau khi đi qua các thiết bị phân ly (loại bỏ các hạt cát và đá nhỏ) được đưa đến tuabin.Đây là những loại thực vật sớm nhất được phát triển ở Ý và ở Mỹ. Thật không may, nguồn hơi nước là nguồn hiếm nhất trong số tất cả các nguồn địa nhiệt và chỉ tồn tại ở một số nơi trên thế giới.Rõ ràng là các nhà máy hơi nước sẽ không được áp dụng cho các nguồn nhiệt độ thấp.
Các nhà máy hơi nước nhanh được sử dụng trong trường hợp tài nguyên địa nhiệt tạo ra nước nóng ở nhiệt độ cao hoặc kết hợp giữa hơi nước và nước nóng.Chất lỏng từ giếng được đưa đến bể chứa nhanh, nơi một phần nước bốc hơi và được dẫn đến tuabin.Phần nước còn lại được xử lý (thường là bơm).Tùy thuộc vào nhiệt độ của tài nguyên, có thể sử dụng hai giai đoạn của bể flash.Trong trường hợp này, nước được tách ra ở bể giai đoạn đầu tiên được dẫn đến bể chớp nhoáng giai đoạn thứ hai, nơi nhiều hơi nước hơn (nhưng áp suất thấp hơn) được tách ra.Nước còn lại từ bể giai đoạn thứ hai sau đó được chuyển đến xử lý.Cái gọi là nhà máy chớp kép cung cấp hơi nước ở hai áp suất khác nhau cho tuabin.Một lần nữa, loại cây này không thể được áp dụng cho các nguồn nhiệt độ thấp.
Loại nhà máy điện địa nhiệt thứ ba được gọi là nhà máy nhị phân.Cái tên này xuất phát từ thực tế là chất lỏng thứ hai trong chu trình kín được sử dụng để vận hành tuabin chứ không phải hơi nước địa nhiệt.Hình 1 trình bày sơ đồ đơn giản hóa của nhà máy địa nhiệt kiểu nhị phân.Chất lỏng địa nhiệt được truyền qua bộ trao đổi nhiệt gọi là nồi hơi hoặc thiết bị hóa hơi (ở một số nhà máy, hai bộ trao đổi nhiệt mắc nối tiếp, thiết bị đầu tiên là thiết bị sấy sơ bộ và thiết bị thứ hai là thiết bị hóa hơi), nơi nhiệt trong chất lỏng địa nhiệt được truyền đến chất lỏng làm việc khiến nó sôi .Chất lỏng làm việc trước đây trong các nhà máy nhị phân nhiệt độ thấp là chất làm lạnh CFC (loại Freon).Các máy hiện tại sử dụng hydrocacbon (isobutan, pentan, v.v.) của chất làm lạnh loại HFC với chất lỏng cụ thể được chọn để phù hợp với nhiệt độ của nguồn địa nhiệt.
Hình 1. Nhà máy điện địa nhiệt nhị phân
Hơi chất lỏng làm việc được truyền đến tuabin, nơi năng lượng của nó được chuyển đổi thành năng lượng cơ học và được phân phối qua trục tới máy phát điện.Hơi thoát ra khỏi tuabin đến thiết bị ngưng tụ, nơi nó được chuyển đổi trở lại thành chất lỏng.Ở hầu hết các nhà máy, nước làm mát được luân chuyển giữa thiết bị ngưng tụ và tháp giải nhiệt để thải nhiệt này ra khí quyển.Một giải pháp thay thế là sử dụng cái gọi là “máy làm mát khô” hoặc thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí loại bỏ nhiệt trực tiếp vào không khí mà không cần nước làm mát.Thiết kế này về cơ bản loại bỏ bất kỳ việc sử dụng nước tiêu hao nào của nhà máy để làm mát.Làm mát khô, bởi vì nó hoạt động ở nhiệt độ cao hơn (đặc biệt là trong mùa hè chính) so với tháp giải nhiệt, dẫn đến hiệu quả của nhà máy thấp hơn.Chất lỏng làm việc dạng lỏng từ bình ngưng được bơm cấp trở lại bộ sấy sơ bộ/bộ hóa hơi áp suất cao hơn để lặp lại chu trình.
Chu trình nhị phân là loại thực vật sẽ được sử dụng cho các ứng dụng địa nhiệt ở nhiệt độ thấp.Hiện tại, thiết bị nhị phân bán sẵn có sẵn ở dạng mô-đun từ 200 đến 1.000 kW.
CƠ SỞ VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN
Linh kiện nhà máy điện
Quá trình tạo ra điện từ nguồn nhiệt địa nhiệt ở nhiệt độ thấp (hoặc từ hơi nước trong nhà máy điện thông thường) bao gồm một quy trình mà các kỹ sư gọi là Chu trình Rankine.Trong một nhà máy điện thông thường, chu trình, như minh họa trong hình 1, bao gồm nồi hơi, tuabin, máy phát điện, bình ngưng, bơm nước cấp, tháp giải nhiệt và bơm nước giải nhiệt.Hơi nước được tạo ra trong nồi hơi bằng cách đốt cháy nhiên liệu (than, dầu, khí đốt hoặc uranium).Hơi nước được truyền đến tuabin, tại đây, khi giãn nở so với các cánh tuabin, năng lượng nhiệt trong hơi nước được chuyển thành năng lượng cơ học làm quay tuabin.Chuyển động cơ học này được truyền qua một trục đến máy phát điện, nơi nó được chuyển đổi thành năng lượng điện.Sau khi đi qua tuabin, hơi nước được chuyển đổi trở lại thành nước lỏng trong bình ngưng của nhà máy điện.Thông qua quá trình ngưng tụ, nhiệt không được tuabin sử dụng sẽ được giải phóng vào nước làm mát.Nước làm mát, được đưa đến tháp giải nhiệt, nơi “nhiệt thải” từ chu trình được loại bỏ vào khí quyển.Hơi nước ngưng tụ được đưa đến nồi hơi bằng bơm cấp liệu để lặp lại quy trình.
Tóm lại, một nhà máy điện chỉ đơn giản là một chu trình tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác.Trong trường hợp này, năng lượng hóa học trong nhiên liệu được chuyển thành nhiệt (ở nồi hơi), sau đó thành năng lượng cơ học (trong tuabin) và cuối cùng thành năng lượng điện (trong máy phát điện).Mặc dù hàm lượng năng lượng của sản phẩm cuối cùng, điện, thường được biểu thị bằng đơn vị watt-giờ hoặc kilowatt-giờ (1000 watt-giờ hoặc 1kW-giờ), việc tính toán hiệu suất của nhà máy thường được thực hiện theo đơn vị BTU.Thật thuận tiện khi nhớ rằng 1 kilowatt-giờ tương đương với năng lượng của 3413 BTU.Một trong những quyết định quan trọng nhất về nhà máy điện là cần bao nhiêu năng lượng đầu vào (nhiên liệu) để tạo ra một sản lượng điện nhất định.
Rốn dưới biển
Chức năng chính
Cung cấp năng lượng thủy lực cho các hệ thống điều khiển dưới biển, chẳng hạn như mở/đóng van
Cung cấp năng lượng điện và tín hiệu điều khiển cho các hệ thống điều khiển dưới biển
Cung cấp hóa chất sản xuất để bơm dưới biển vào gốc cây hoặc lỗ khoan
Cung cấp khí cho hoạt động thang máy khí
Để cung cấp các chức năng này, một rốn nước sâu có thể bao gồm
ống tiêm hóa chất
Ống cung cấp thủy lực
Cáp tín hiệu điều khiển điện
Dây cáp điện
tín hiệu sợi quang
Ống lớn để nâng gas
Rốn dưới biển là một tổ hợp các ống thủy lực cũng có thể bao gồm cáp điện hoặc sợi quang, được sử dụng để điều khiển các cấu trúc dưới biển từ một nền tảng ngoài khơi hoặc một tàu nổi.Nó là một phần thiết yếu của hệ thống sản xuất dưới biển, nếu không có nó thì không thể sản xuất dầu mỏ dưới biển một cách kinh tế bền vững.
Thành phần chính
Hội kết thúc rốn Topside (TUTA)
Cụm đầu cuối rốn bên trên (TUTA) cung cấp giao diện giữa thiết bị điều khiển rốn chính và thiết bị điều khiển bên trên.Thiết bị này là một vỏ bọc đứng tự do có thể được bắt vít hoặc hàn ở vị trí liền kề với dây treo rốn trong môi trường tiếp xúc nguy hiểm trên cơ sở trên cùng.Các thiết bị này thường được thiết kế riêng theo yêu cầu của khách hàng nhằm lựa chọn thủy lực, khí nén, nguồn, tín hiệu, sợi quang và vật liệu.
TUTA thường kết hợp các hộp nối điện cho cáp điện và cáp thông tin liên lạc, cũng như công việc ống, đồng hồ đo, và van chặn và chảy máu cho các nguồn cung cấp thủy lực và hóa chất thích hợp.
(Subsea) Hội kết thúc rốn (UTA)
UTA, nằm trên đỉnh của một tấm đệm bùn, là một hệ thống điện-thủy lực đa tầng cho phép nhiều mô-đun điều khiển dưới biển được kết nối với cùng một đường dây cung cấp thông tin liên lạc, điện và thủy lực.Kết quả là nhiều giếng có thể được kiểm soát thông qua một rốn.Từ UTA, các kết nối đến từng giếng và SCM được thực hiện bằng các cụm dây nối.
Dây bay thép (SFL)
Dây dẫn bay cung cấp các kết nối điện/thủy lực/hóa học từ UTA đến từng cây/nhóm điều khiển.Chúng là một phần của hệ thống phân phối dưới biển phân phối các chức năng chính cho các mục tiêu dịch vụ dự định của chúng.Chúng thường được cài đặt sau rốn và được kết nối bằng ROV.
Vật liệu rốn
Tùy thuộc vào loại ứng dụng, các tài liệu sau đây thường có sẵn:
nhựa nhiệt dẻo
Ưu điểm: Giá rẻ, giao hàng nhanh và chống mỏi
Nhược điểm: Không thích hợp với nước sâu;vấn đề tương thích hóa học;lão hóa, v.v.
Thép không gỉ song công Nitronic 19D tráng kẽm
Ưu điểm:
Chi phí thấp hơn so với thép không gỉ siêu kép (SDSS)
Sức mạnh năng suất cao hơn so với 316L
Chống ăn mòn bên trong
Tương thích với hầu hết các dịch vụ phun thủy lực và hóa chất
Đủ điều kiện cho dịch vụ năng động
Nhược điểm:
Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn bên ngoài – kẽm ép đùn
Mối quan tâm về độ tin cậy của các mối hàn đường may ở một số kích cỡ
Các ống nặng hơn và lớn hơn so với SDSS tương đương – các mối lo ngại về treo và lắp đặt
Thép Không Gỉ 316L
Ưu điểm:
Giá thấp
Cần ít hoặc không cần bảo vệ catốt trong thời gian ngắn
Sức mạnh năng suất thấp
Cạnh tranh với nhựa nhiệt dẻo cho áp suất thấp, dây buộc nước nông – rẻ hơn cho thời gian sử dụng ngắn
Nhược điểm:
Không đủ điều kiện cho dịch vụ động
clorua dễ bị rỗ
Thép không gỉ siêu kép (Khả năng chống rỗ tương đương - PRE >40)
Ưu điểm:
Độ bền cao có nghĩa là đường kính nhỏ, trọng lượng nhẹ để lắp đặt và treo.
Khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất cao trong môi trường clorua (tương đương với khả năng chống rỗ > 40) có nghĩa là không cần lớp phủ hoặc CP.
Quá trình ép đùn có nghĩa là không có mối hàn khó kiểm tra.
Nhược điểm:
Sự hình thành pha giữa các kim loại (sigma) trong quá trình sản xuất và hàn phải được kiểm soát.
Chi phí cao nhất, thời gian sử dụng lâu nhất của thép được sử dụng cho ống rốn
Thép carbon tráng kẽm (ZCCS)
Ưu điểm:
Chi phí thấp so với SDSS
Đủ điều kiện cho dịch vụ năng động
Nhược điểm:
đường hàn
Khả năng chống ăn mòn bên trong kém hơn 19D
Nặng và đường kính lớn so với SDSS
vận hành rốn
Rốn mới được cài đặt thường có chất lỏng lưu trữ trong đó.Các chất lỏng lưu trữ cần phải được thay thế bởi các sản phẩm dự định trước khi chúng được sử dụng cho sản xuất.Cần phải cẩn thận để tìm ra các vấn đề không tương thích tiềm ẩn có thể dẫn đến kết tủa và khiến ống rốn bị tắc.Cần có dung dịch đệm thích hợp nếu có khả năng không tương thích.Ví dụ, để vận hành một dòng chất ức chế nhựa đường, cần có một dung môi chung như EGMBE để cung cấp chất đệm giữa chất ức chế nhựa đường và chất lỏng lưu trữ vì chúng thường không tương thích.