Oljeproduktion i oljefält
Hur fungerar styrledningar i brunnar?
Styrledningar möjliggör överföring av signaler, tillåter datainsamling i borrhålet och tillåter styrning och aktivering av instrument i borrhålet.
Kommando- och styrsignalerna kan sändas från en plats på ytan till borrhålsverktyget i borrhålet.Data från borrhålssensorer kan skickas till ytsystemen för utvärdering eller användning i vissa brunnsoperationer.
Säkerhetsventiler i borrhålet (DHSV) är ytkontrollerade underjordiska säkerhetsventiler (SCSSV) som manövreras hydrauliskt från en kontrollpanel på ytan.När hydrauliskt tryck appliceras längs en kontrollledning, tvingar trycket en hylsa inuti ventilen att glida ner och öppnar ventilen.När det hydrauliska trycket släpps stänger ventilen.
Meilong Tubes hydraulledningar i borrhålet används främst som kommunikationsledningar för hydrauliskt styrda borrhålsanordningar i olje-, gas- och vatteninjektionsbrunnar, där hållbarhet och motståndskraft mot extrema förhållanden krävs.Dessa linjer kan skräddarsys för en mängd olika applikationer och borrhålskomponenter.
Alla inkapslade material är hydrolytiskt stabila och är kompatibla med alla typiska brunnskompletteringsvätskor, inklusive högtrycksgas.Materialvalet baseras på olika kriterier, inklusive bottenhålets temperatur, hårdhet, drag- och rivhållfasthet, vattenabsorption och gaspermeabilitet, oxidation samt nötnings- och kemikaliebeständighet.
Kontrolllinjer har genomgått omfattande utveckling, inklusive krosstestning och simulering av högtrycksautoklavbrunn.Laboratorietester har visat den ökade belastningen under vilken inkapslade slangar kan bibehålla funktionell integritet, särskilt där trådtrådiga "stöttrådar" används.
Var används styrledningar?
★ Intelligenta brunnar som kräver funktionaliteten och reservoarhanteringsfördelarna med fjärrstyrda flödeskontrollanordningar på grund av kostnaderna eller riskerna för ingrepp eller en oförmåga att stödja den ytinfrastruktur som krävs på en avlägsen plats.
★ Land-, plattforms- eller undervattensmiljöer.
Geotermisk kraftgenerering
Växttyper
Det finns i princip tre typer av geotermiska anläggningar som används för att generera el.Typen av anläggning bestäms i första hand av arten av den geotermiska resursen på platsen.
Den så kallade geotermiska anläggningen med direkt ånga används när den geotermiska resursen producerar ånga direkt från brunnen.Ångan, efter att ha passerat genom separatorer (som tar bort små sand- och stenpartiklar) matas till turbinen.Dessa var de tidigaste typerna av anläggningar som utvecklats i Italien och i USA. Tyvärr är ångresurser de sällsynta av alla geotermiska resurser och finns bara på ett fåtal platser i världen.Uppenbarligen skulle ånganläggningar inte användas för lågtemperaturresurser.
Flash ånganläggningar används i de fall den geotermiska resursen producerar högtemperaturvarmvatten eller en kombination av ånga och varmvatten.Vätskan från brunnen levereras till en flashtank där en del av vattnet blinkar till ånga och leds till turbinen.Det återstående vattnet leds till bortskaffande (vanligtvis injektion).Beroende på resursens temperatur kan det vara möjligt att använda två steg av flashtankar.I detta fall leds vattnet som separeras vid första stegets tank till en andra stegs flashtank där mer (men lägre tryck) ånga separeras.Kvarvarande vatten från andrastegstanken leds sedan till avfallshantering.Den så kallade dubbelflashanläggningen levererar ånga vid två olika tryck till turbinen.Återigen, denna typ av anläggningar kan inte tillämpas på lågtemperaturresurser.
Den tredje typen av geotermiskt kraftverk kallas binär anläggning.Namnet kommer från det faktum att en andra vätska i en sluten cykel används för att driva turbinen snarare än geotermisk ånga.Figur 1 visar ett förenklat diagram över en geotermisk anläggning av binär typ.Geotermisk vätska leds genom en värmeväxlare som kallas en panna eller förångare (i vissa anläggningar, två värmeväxlare i serie, den första en förvärmare och den andra en förångare) där värmen i den geotermiska vätskan överförs till arbetsvätskan och får den att koka .Tidigare arbetsvätskor i binära lågtemperaturanläggningar var CFC-köldmedier (Freon-typ).Nuvarande maskiner använder kolväten (isobutan, pentan etc) av köldmedier av HFC-typ med den specifika vätskan vald för att matcha den geotermiska resurstemperaturen.
Figur 1. Binärt geotermiskt kraftverk
Arbetsfluidångan leds till turbinen där dess energiinnehåll omvandlas till mekanisk energi och levereras genom axeln till generatorn.Ångan lämnar turbinen till kondensorn där den omvandlas tillbaka till en vätska.I de flesta anläggningar cirkuleras kylvatten mellan kondensorn och ett kyltorn för att avvisa denna värme till atmosfären.Ett alternativ är att använda så kallade ”torrkylare” eller luftkylda kondensorer som avvisar värme direkt till luften utan behov av kylvatten.Denna design eliminerar i huvudsak all konsumtion av vatten från anläggningen för kylning.Torr kylning, eftersom den fungerar vid högre temperaturer (särskilt under den viktiga sommarsäsongen) än kyltorn resulterar i lägre anläggningseffektivitet.Flytande arbetsvätska från kondensorn pumpas tillbaka till högtrycksförvärmaren/förångaren av matarpumpen för att upprepa cykeln.
Den binära cykeln är den typ av anläggning som skulle användas för geotermiska applikationer med låg temperatur.För närvarande finns binär utrustning tillgänglig i moduler på 200 till 1 000 kW.
GRUNDLÄGGANDE KRAFTVERK
Kraftverkskomponenter
Processen att generera elektricitet från en geotermisk värmekälla med låg temperatur (eller från ånga i ett konventionellt kraftverk) involverar en processingenjörer som kallas en Rankine Cycle.I ett konventionellt kraftverk inkluderar cykeln, som illustreras i figur 1, en panna, turbin, generator, kondensor, matarvattenpump, kyltorn och kylvattenpump.Ånga alstras i pannan genom förbränning av ett bränsle (kol, olja, gas eller uran).Ångan leds till turbinen där värmeenergin i ångan vid expansion mot turbinbladen omvandlas till mekanisk energi som orsakar rotation av turbinen.Denna mekaniska rörelse överförs via en axel till generatorn där den omvandlas till elektrisk energi.Efter att ha passerat turbinen omvandlas ångan tillbaka till flytande vatten i kraftverkets kondensor.Genom kondensationsprocessen frigörs värme som inte används av turbinen till kylvattnet.Kylvattnet, levereras till kyltornet där "spillvärmen" från kretsloppet avvisas till atmosfären.Ångkondensat levereras till pannan av matarpumpen för att upprepa processen.
Sammanfattningsvis är ett kraftverk helt enkelt ett kretslopp som underlättar omvandlingen av energi från en form till en annan.I detta fall omvandlas den kemiska energin i bränslet till värme (vid pannan), och sedan till mekanisk energi (i turbinen) och slutligen till elektrisk energi (i generatorn).Även om energiinnehållet i slutprodukten, elektricitet, normalt uttrycks i enheter som watt-timmar eller kilowattimmar (1000 watt-timmar eller 1 kW-timmar), görs beräkningar av anläggningens prestanda ofta i enheter av BTU.Det är bekvämt att komma ihåg att 1 kilowattimme är energiekvivalenten till 3413 BTU.En av de viktigaste bestämningarna om ett kraftverk är hur mycket energiinsats (bränsle) som krävs för att producera en given elektrisk effekt.
Subsea Umbilicals
Huvud funktioner
Tillhandahålla hydraulisk kraft till undervattenskontrollsystem, till exempel för att öppna/stänga ventiler
Tillhandahålla elektrisk kraft och styrsignaler till undervattenskontrollsystem
Leverera produktionskemikalier för undervattensinjektion vid trädet eller nere i hålet
Leverera gas för gaslyftdrift
För att leverera dessa funktioner kan en navelsträng på djupt vatten inkludera
Kemiska injektionsrör
Hydrauliska tillförselrör
Elektriska styrsignalkablar
Elkablar
Fiberoptisk signal
Stora rör för gaslyft
En subsea umbilical är en sammansättning av hydraulslangar som även kan innefatta elkablar eller optiska fibrer, som används för att styra undervattensstrukturer från en offshoreplattform eller ett flytande fartyg.Det är en väsentlig del av undervattensproduktionssystemet, utan vilket hållbar ekonomisk undervattensproduktion av petroleum inte är möjlig.
Nyckelkomponenter
Topside Umbilical Termination Assembly (TUTA)
Topside Umbilical Termination Assembly (TUTA) tillhandahåller gränssnittet mellan huvudnavelkabeln och kontrollutrustningen på ovansidan.Enheten är ett fristående hölje som kan skruvas eller svetsas på en plats intill navelsträngen i en farlig exponerad miljö ombord på anläggningen ovanpå.Dessa enheter är vanligtvis skräddarsydda efter kundens önskemål med tanke på hydraulik, pneumatik, kraft, signal, fiberoptik och materialval.
TUTA innehåller vanligtvis elektriska kopplingsdosor för de elektriska kraft- och kommunikationskablarna, såväl som rörarbeten, mätare och block- och avtappningsventiler för lämpliga hydrauliska och kemikalier.
(Subsea) Umbilical Termination Assembly (UTA)
UTA, som sitter ovanpå en lerplatta, är ett multiplexat elektrohydrauliskt system som gör att många undervattenskontrollmoduler kan anslutas till samma kommunikations-, elektriska och hydrauliska matningsledningar.Resultatet är att många brunnar kan styras via en navelsträng.Från UTA görs anslutningarna till de enskilda brunnarna och SCM:erna med bygelenheter.
Steel Flying Leads (SFL)
Flygande ledningar ger elektriska/hydrauliska/kemiska anslutningar från UTA till enskilda träd/kontrollkapslar.De är en del av undervattensdistributionssystemet som distribuerar umbilical-funktioner till sina avsedda servicemål.De är vanligtvis installerade efter navelsträngen och anslutna med ROV.
Navelsträngsmaterial
Beroende på typen av applikation är följande material vanligtvis tillgängliga:
Termoplast
Fördelar: Det är billigt, snabb leverans och tål utmattning
Nackdelar: Inte lämplig för djupt vatten;kemisk kompatibilitetsproblem;åldrande osv.
Zinkbelagt Nitronic 19D duplex rostfritt stål
Fördelar:
Lägre kostnad jämfört med superduplex rostfritt stål (SDSS)
Högre sträckgräns jämfört med 316L
Intern korrosionsbeständighet
Kompatibel för hydraulisk och mest kemisk insprutning
Kvalificerad för dynamisk tjänst
Nackdelar:
Externt korrosionsskydd krävs – extruderad zink
Oro över tillförlitligheten hos sömsvetsar i vissa storlekar
Rör är tyngre och större än motsvarande SDSS – häng av och installationsproblem
Rostfritt stål 316L
Fördelar:
Låg kostnad
Behöver lite eller inget katodiskt skydd under kort tid
Låg sträckgräns
Konkurrenskraftig med termoplast för lågtryck, grunt vatten tiebacks – billigare för kort livslängd
Nackdelar:
Ej kvalificerad för dynamisk service
mottaglig för kloridgropar
Super Duplex Rostfritt stål (Pitting Resistance Equivalent - PRE >40)
Fördelar:
Hög hållfasthet betyder liten diameter, lätt vikt för installation och avhängning.
Hög beständighet mot spänningskorrosionssprickor i kloridmiljöer (pittmotståndsekvivalent > 40) innebär att ingen beläggning eller CP krävs.
Extruderingsprocessen innebär inga svårinspekterade sömsvetsar.
Nackdelar:
Intermetallisk fas (sigma) bildning under tillverkning och svetsning måste kontrolleras.
Högsta kostnad, längsta ledtider för stål som används för navelsträngsrör
Zinkbelagt kolstål (ZCCS)
Fördelar:
Låg kostnad i förhållande till SDSS
Kvalificerad för dynamisk tjänst
Nackdelar:
Sömmen svetsad
Mindre intern korrosionsbeständighet än 19D
Tung och stor diameter jämfört med SDSS
Umbilical idrifttagning
Nyinstallerade umbilicals har vanligtvis lagringsvätskor i sig.Lagringsvätskorna behöver trängas ut av de avsedda produkterna innan de används för produktion.Försiktighet måste vidtas för att se upp för potentiella inkompatibilitetsproblem som kan resultera i utfällningar och orsaka att navelsträngarna sätts igen.En ordentlig buffertvätska krävs om inkompatibilitet förväntas.Till exempel, för att ta i bruk en asfalteninhibitorlinje, behövs ett ömsesidigt lösningsmedel som EGMBE för att tillhandahålla buffert mellan asfalteninhibitorn och lagringsvätskan eftersom de vanligtvis är inkompatibla.