Dây chuyền phun hóa chất Downhole-Tại sao chúng thất bại

Phát triển phương pháp thử nghiệm

Các bài học chính rút ra từ sự cố của hệ thống DHC I liên quan đến hiệu quả kỹ thuật của chất ức chế cáu cặn chứ không liên quan đến chức năng và quá trình phun hóa chất.Topside injection và subsea injection hoạt động tốt ngoài giờ;Tuy nhiên,ứng dụng đã được mở rộng để phun hóa chất xuống hố mà không có bản cập nhật tương ứng của các phương pháp xác định hóa chất.Kinh nghiệm của Statoil từ hai trường hợp thực địa được trình bày là tài liệu quản lý hoặc hướng dẫn về chứng nhận hóa chất phải được cập nhật để bao gồm loại ứng dụng hóa chất này.Hai thách thức chính đã được xác định là i) chân không trong dây chuyền phun hóa chất và ii) khả năng kết tủa hóa chất.

Sự bay hơi của hóa chất có thể xảy ra trên đường ống sản xuất (như đã thấy trong trường hợp gun king) và trong ống tiêm (giao diện tạm thời đã được xác định trong trường hợp chân không) có nguy cơ các chất kết tủa này có thể di chuyển theo dòng chảy và vào van phun và tiếp tục vào giếng.Van phun thường được thiết kế với bộ lọc ngược dòng điểm phun,đây là một thử thách,như trong trường hợp kết tủa, bộ lọc này có thể bị tắc khiến van bị hỏng.

Các quan sát và kết luận sơ bộ từ các bài học kinh nghiệm dẫn đến một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm rộng rãi về các hiện tượng.Mục tiêu tổng thể là phát triển các phương pháp đánh giá chất lượng mới để tránh các vấn đề tương tự trong tương lai.Trong nghiên cứu này, nhiều thử nghiệm khác nhau đã được thực hiện và một số phương pháp phòng thí nghiệm đã được thiết kế (được phát triển theo thứ tự) để kiểm tra các hóa chất liên quan đến các thách thức đã xác định.

● Tắc nghẽn bộ lọc và ổn định sản phẩm trong hệ thống kín.

● Ảnh hưởng của việc mất một phần dung môi đối với khả năng ăn mòn của hóa chất.

● Ảnh hưởng của việc mất một phần dung môi trong mao quản đối với sự hình thành chất rắn hoặc nút nhớt.

Trong quá trình thử nghiệm các phương pháp trong phòng thí nghiệm, một số vấn đề tiềm ẩn đã được xác định

● Bộ lọc bị tắc nhiều lần và độ ổn định kém.

● Hình thành chất rắn sau khi bay hơi một phần từ mao quản

● PH thay đổi do mất dung môi.

Bản chất của các thử nghiệm được tiến hành cũng đã cung cấp thêm thông tin và kiến ​​thức liên quan đến những thay đổi về tính chất vật lý của hóa chất trong mao quản khi chịu các điều kiện nhất định,và điều này khác với các giải pháp số lượng lớn trong các điều kiện tương tự như thế nào.Công việc thử nghiệm cũng đã xác định được sự khác biệt đáng kể giữa chất lỏng số lượng lớn，pha hơi và chất lỏng còn lại có thể dẫn đến tăng khả năng kết tủa và/hoặc tăng khả năng ăn mòn.

Quy trình kiểm tra khả năng ăn mòn của chất ức chế cáu cặn đã được phát triển và đưa vào tài liệu quản lý.Đối với mỗi ứng dụng, thử nghiệm ăn mòn mở rộng phải được thực hiện trước khi có thể thực hiện tiêm chất ức chế cáu cặn.Gun king kiểm tra hóa chất trong dây chuyền tiêm cũng đã được thực hiện.

Trước khi bắt đầu đánh giá chất lượng của một hóa chất, điều quan trọng là phải tạo ra một phạm vi công việc mô tả các thách thức và mục đích của hóa chất.Trong giai đoạn đầu, điều quan trọng là phải xác định những thách thức chính để có thể chọn loại (các) hóa chất sẽ giải quyết vấn đề.Một bản tóm tắt các tiêu chí chấp nhận quan trọng nhất có thể được tìm thấy trong Bảng 2.

Định mức hóa chất

Đánh giá chất lượng hóa chất bao gồm cả thử nghiệm và đánh giá lý thuyết cho từng ứng dụng.Đặc điểm kỹ thuật và tiêu chí kiểm tra phải được xác định và thiết lập，ví dụ như trong HSE,khả năng tương thích vật liệu,độ ổn định của sản phẩm và chất lượng sản phẩm (hạt).Hơn nữa,điểm đóng băng,độ nhớt và khả năng tương thích với các hóa chất khác,chất ức chế hydrat,nước hình thành và chất lỏng sản xuất phải được xác định.Danh sách đơn giản hóa các phương pháp thử nghiệm có thể được sử dụng để xác định chất lượng hóa chất được đưa ra trong Bảng 2.

Liên tục tập trung và giám sát hiệu quả kỹ thuật,tỷ lệ liều lượng và thông tin HSE là rất quan trọng.Các yêu cầu của một sản phẩm có thể thay đổi một lĩnh vực hoặc một đời máy xử lý；thay đổi theo tốc độ sản xuất cũng như thành phần chất lỏng.Hoạt động tiếp theo với đánh giá hiệu suất,việc tối ưu hóa và/hoặc thử nghiệm các hóa chất mới phải được thực hiện thường xuyên để đảm bảo chương trình xử lý tối ưu.

Tùy thuộc vào chất lượng dầu,sản xuất nước và những thách thức kỹ thuật tại nhà máy sản xuất ngoài khơi,việc sử dụng hóa chất sản xuất có thể cần thiết để đạt được chất lượng xuất khẩu,yêu cầu quy định,và vận hành hệ thống lắp đặt ngoài khơi một cách an toàn.Tất cả các lĩnh vực đều có những thách thức khác nhau và các hóa chất sản xuất cần thiết sẽ khác nhau giữa các lĩnh vực và theo thời gian.

Điều quan trọng là tập trung vào hiệu quả kỹ thuật của hóa chất sản xuất trong một chương trình đánh giá chất lượng,nhưng nó cũng rất quan trọng để tập trung vào các tính chất của hóa chất,chẳng hạn như sự ổn định,chất lượng sản phẩm và khả năng tương thích.Khả năng tương thích trong cài đặt này có nghĩa là khả năng tương thích với chất lỏng,nguyên vật liệu và hóa chất sản xuất khác.Đây có thể là một thách thức.Không nên sử dụng một hóa chất để giải quyết một vấn đề để sau đó phát hiện ra rằng hóa chất đó góp phần hoặc tạo ra những thách thức mới.Có thể các đặc tính của hóa chất chứ không phải thách thức kỹ thuật mới là thách thức lớn nhất.

Yêu cầu đặc biệt

Các yêu cầu đặc biệt về lọc các sản phẩm được cung cấp phải được áp dụng cho hệ thống dưới đáy biển và cho lỗ phun liên tục.Bộ lọc và bộ lọc trong hệ thống phun hóa chất phải được cung cấp dựa trên thông số kỹ thuật trên thiết bị xuôi dòng từ hệ thống phun trên cùng,máy bơm và van phun,đến các van phun hạ cấp.Khi áp dụng việc phun hóa chất liên tục vào lỗ khoan, thông số kỹ thuật trong hệ thống phun hóa chất phải dựa trên thông số kỹ thuật có mức độ quan trọng cao nhất.Đây có thể là bộ lọc ở lỗ van phun.

thử thách tiêm

Hệ thống phun có thể ngụ ý khoảng cách 3-50 km của dòng chảy dưới đáy biển rốn và 1-3 km xuống giếng.Các tính chất vật lý như độ nhớt và khả năng bơm hóa chất rất quan trọng.Nếu độ nhớt ở nhiệt độ đáy biển quá cao, có thể gặp khó khăn khi bơm hóa chất qua đường phun hóa chất ở rốn dưới biển và đến điểm phun dưới biển hoặc trong giếng.Độ nhớt phải phù hợp với thông số kỹ thuật của hệ thống ở nhiệt độ bảo quản hoặc vận hành dự kiến.Điều này nên được đánh giá trong từng trường hợp,và sẽ phụ thuộc vào hệ thống.Vì bảng tốc độ phun hóa chất là một yếu tố quyết định thành công trong việc phun hóa chất.Để giảm thiểu nguy cơ tắc đường phun hóa chất，các hóa chất trong hệ thống này phải được ức chế hydrat (nếu có khả năng tạo hydrat).Khả năng tương thích với chất lỏng có trong hệ thống (chất lỏng bảo quản) và chất ức chế hydrat phải được thực hiện.Kiểm tra độ ổn định của hóa chất ở nhiệt độ thực tế (nhiệt độ môi trường thấp nhất có thể,nhiệt độ môi trường xung quanh,nhiệt độ dưới đáy biển,nhiệt độ phun) phải được thông qua.

Một chương trình rửa các dây chuyền phun hóa chất ở tần suất nhất định cũng phải được xem xét.Việc thường xuyên súc rửa đường phun hóa chất bằng dung môi có thể mang lại hiệu quả phòng ngừa，glycol hoặc hóa chất tẩy rửa để loại bỏ cặn có thể có trước khi tích tụ và có thể gây tắc đường dây.Dung dịch hóa chất được chọn của chất lỏng xả phải làtương thích với hóa chất trong đường tiêm.

Trong một số trường hợp, dây phun hóa chất được sử dụng cho một số ứng dụng hóa học dựa trên những thách thức khác nhau trong suốt thời gian sử dụng và điều kiện chất lỏng.Trong giai đoạn sản xuất ban đầu trước khi nước đột phá, những thách thức chính có thể khác với những thách thức trong giai đoạn cuối đời thường liên quan đến việc tăng sản lượng nước.Để thay đổi từ chất ức chế gốc dung môi không chứa nước như chất ức chế ene nhựa đường sang hóa chất gốc nước như chất ức chế cáu cặn có thể gây ra những thách thức về khả năng tương thích.Do đó, điều quan trọng là phải tập trung vào khả năng tương thích, chất lượng và cách sử dụng các miếng đệm khi có kế hoạch thay đổi hóa chất trong dây chuyền phun hóa chất.

Nguyên vật liệu

Về khả năng tương thích vật liệu,tất cả các hóa chất phải tương thích với con dấu,chất đàn hồi，gioăng và vật liệu cấu tạo dùng trong hệ thống phun hóa chất và nhà máy sản xuất.Nên xây dựng quy trình kiểm tra khả năng ăn mòn của hóa chất (ví dụ như chất ức chế cáu cặn có tính axit) đối với lỗ phun liên tục.Đối với mỗi ứng dụng, thử nghiệm ăn mòn mở rộng phải được thực hiện trước khi có thể thực hiện việc bơm hóa chất.

Cuộc thảo luận

Những ưu điểm và nhược điểm của việc phun hóa chất xuống lỗ liên tục phải được đánh giá.Tiêm liên tục chất ức chế cáu cặn để bảo vệ DHS Vor ống sản xuất là một phương pháp tao nhã để bảo vệ giếng khỏi cáu cặn.Như đã đề cập trong bài báo này, có một số thách thức với việc phun hóa chất xuống lỗ liên tục,tuy nhiên để giảm rủi ro, điều quan trọng là phải hiểu các hiện tượng liên quan đến giải pháp.

Một cách để giảm rủi ro là tập trung vào phát triển phương pháp thử nghiệm.So với phun hóa chất trên mặt hoặc dưới đáy biển, có những điều kiện khác nhau và khắc nghiệt hơn ở dưới giếng.Quy trình đánh giá chất lượng hóa chất để bơm liên tục hóa chất xuống hố khoan phải xem xét những thay đổi này trong điều kiện.Việc xác định chất lượng của hóa chất phải được thực hiện theo vật liệu mà hóa chất có thể tiếp xúc.Các yêu cầu về kiểm định và thử nghiệm khả năng tương thích ở các điều kiện sao chép càng gần càng tốt các điều kiện vòng đời giếng khác nhau mà các hệ thống này sẽ hoạt động phải được cập nhật và triển khai.Việc phát triển phương pháp thử nghiệm phải được phát triển hơn nữa để thử nghiệm thực tế và đại diện hơn.

Ngoài ra,sự tương tác giữa các hóa chất và thiết bị là điều cần thiết để thành công.Việc phát triển các van phun hóa chất phải tính đến các đặc tính hóa học và vị trí của van phun trong giếng.Nó nên được xem xét bao gồm các van phun thực như là một phần của thiết bị thử nghiệm và để thực hiện thử nghiệm hiệu suất của chất ức chế cáu cặn và thiết kế van như một phần của chương trình đánh giá chất lượng.Để đủ điều kiện chất ức chế quy mô,trọng tâm chính trước đó là các thách thức về quy trình và hạn chế quy mô,nhưng sự ức chế quy mô tốt phụ thuộc vào việc tiêm ổn định và liên tục.Nếu không được bơm ổn định và liên tục, khả năng mở rộng quy mô sẽ tăng lên.Nếu van phun chất ức chế cáu cặn bị kẹt và không có chất ức chế cáu cặn nào được bơm vào dòng chất lỏng,giếng và van an toàn không được bảo vệ khỏi cặn và do đó quá trình sản xuất an toàn có thể bị nguy hiểm.Quy trình đủ điều kiện phải quan tâm đến những thách thức liên quan đến việc tiêm chất ức chế cáu cặn bên cạnh những thách thức về quy trình và hiệu quả của chất ức chế cáu cặn đủ tiêu chuẩn.

Cách tiếp cận mới liên quan đến một số ngành và sự hợp tác giữa các ngành và trách nhiệm tương ứng phải được làm rõ.Trong ứng dụng này, hệ thống xử lý bên trên,các mẫu dưới biển và thiết kế và hoàn thiện giếng có liên quan.Mạng lưới đa lĩnh vực tập trung vào việc phát triển các giải pháp mạnh mẽ cho hệ thống phun hóa chất là rất quan trọng và có thể là con đường dẫn đến thành công.Giao tiếp giữa các ngành khác nhau là rất quan trọng;đặc biệt là sự liên lạc chặt chẽ giữa các nhà hóa học có quyền kiểm soát các hóa chất được áp dụng và các kỹ sư giếng có quyền kiểm soát thiết bị được sử dụng trong giếng là rất quan trọng.Để hiểu những thách thức của các lĩnh vực khác nhau và học hỏi lẫn nhau là điều cần thiết để hiểu được sự phức tạp của toàn bộ quá trình.

Phần kết luận

● Phun liên tục chất ức chế cáu cặn để bảo vệ DHS Vor ống sản xuất là một phương pháp tao nhã để bảo vệ giếng khỏi cáu cặn

● Để giải quyết những thách thức đã xác định,các khuyến nghị sau đây là：

● Phải thực hiện quy trình thẩm định chuyên dụng của DHCI.

● Phương pháp định tính van phun hóa chất

● Phương pháp kiểm tra và xác định chức năng hóa học

● Phát triển phương pháp

● Thử nghiệm vật liệu liên quan

● Sự tương tác đa lĩnh vực trong đó giao tiếp giữa các lĩnh vực khác nhau có liên quan là rất quan trọng để thành công.

Sự nhìn nhận

Tác giả muốn cảm ơn Statoil AS A đã cho phép xuất bản tác phẩm này và Baker Hughes và Schlumberger đã cho phép sử dụng hình ảnh trong Hình.2.