Olieproduktion i oliefelter
Hvordan fungerer kontrolledninger i brønde?
Kontrollinjer muliggør transmission af signaler, tillader dataindsamling nede i borehullet og tillader kontrol og aktivering af instrumenter nede i borehullet.
Kommando- og styresignalerne kan sendes fra et sted på overfladen til borehulsværktøjet i brøndboringen.Data fra borehulssensorer kan sendes til overfladesystemerne til evaluering eller brug i visse brøndoperationer.
Sikkerhedsventiler nede i borehullet (DHSV'er) er overfladestyrede underjordiske sikkerhedsventiler (SCSSV) hydraulisk betjent fra et kontrolpanel på overfladen.Når hydraulisk tryk påføres ned ad en kontrolledning, tvinger trykket en muffe inde i ventilen til at glide ned og åbner ventilen.Når det hydrauliske tryk slippes, lukker ventilen.
Meilong Tubes hydrauliske ledninger i borehullet bruges primært som kommunikationsrør til hydraulisk drevne enheder i borehullet i olie-, gas- og vandinjektionsbrønde, hvor der kræves holdbarhed og modstand mod ekstreme forhold.Disse linjer kan specialkonfigureres til en række forskellige applikationer og komponenter i borehullet.
Alle indkapslede materialer er hydrolytisk stabile og er kompatible med alle typiske brøndkompletteringsvæsker, inklusive højtryksgas.Materialevalget er baseret på forskellige kriterier, herunder bundhulstemperatur, hårdhed, træk- og rivestyrke, vandabsorption og gaspermeabilitet, oxidation og slid- og kemikaliebestandighed.
Kontrollinjer har gennemgået omfattende udvikling, herunder knusetest og højtryksautoklavebrøndsimulation.Laboratorie-knusningstests har vist den øgede belastning, hvorunder indkapslede slanger kan opretholde funktionel integritet, især hvor der anvendes wire-strand "bumper wires".
Hvor bruges kontrollinjer?
★ Intelligente brønde, der kræver funktionaliteten og fordelene ved reservoirstyring ved fjernstrømningskontrolenheder på grund af omkostningerne eller risiciene ved indgreb eller manglende evne til at understøtte den krævede overfladeinfrastruktur på et fjerntliggende sted.
★ Land-, platforms- eller undersøiske miljøer.
Geotermisk energiproduktion
Plantetyper
Der er grundlæggende tre typer geotermiske anlæg, der bruges til at generere elektricitet.Anlægstypen bestemmes primært af arten af den geotermiske ressource på stedet.
Det såkaldte direkte damp geotermiske anlæg anvendes, når den geotermiske ressource producerer damp direkte fra brønden.Efter at have passeret separatorer (som fjerner små sand- og stenpartikler) ledes dampen til turbinen.Disse var de tidligste typer anlæg udviklet i Italien og i USA. Desværre er dampressourcer de sjældneste af alle geotermiske ressourcer og findes kun få steder i verden.Naturligvis ville dampanlæg ikke blive anvendt til lavtemperaturressourcer.
Flash-dampanlæg anvendes i tilfælde, hvor den geotermiske ressource producerer varmt vand med høj temperatur eller en kombination af damp og varmt vand.Væsken fra brønden leveres til en flashtank, hvor en del af vandet blinker til damp og ledes til turbinen.Det resterende vand ledes til bortskaffelse (normalt injektion).Afhængigt af ressourcens temperatur kan det være muligt at bruge to trin af flashtanke.I dette tilfælde ledes vandet, der udskilles ved første trinstanken, til en anden trins flashtank, hvor mere (men lavere tryk) damp udskilles.Resterende vand fra anden trinstanken ledes derefter til bortskaffelse.Det såkaldte dobbeltflashanlæg leverer damp ved to forskellige tryk til turbinen.Igen kan denne type anlæg ikke anvendes til lavtemperaturressourcer.
Den tredje type geotermisk kraftværk kaldes det binære anlæg.Navnet stammer fra det faktum, at en anden væske i en lukket cyklus bruges til at drive turbinen i stedet for geotermisk damp.Figur 1 viser et forenklet diagram af et geotermisk anlæg af binær type.Geotermisk væske ledes gennem en varmeveksler kaldet en kedel eller fordamper (i nogle anlæg to varmevekslere i serie, den første en forvarmer og den anden en fordamper), hvor varmen i den geotermiske væske overføres til arbejdsvæsken, hvilket får den til at koge .Tidligere arbejdsvæsker i lavtemperatur-binære anlæg var CFC-kølemidler (Freon-type).Nuværende maskiner bruger kulbrinter (isobutan, pentan osv.) af kølemidler af HFC-typen med den specifikke væske valgt for at matche den geotermiske ressourcetemperatur.
Figur 1. Binært geotermisk kraftværk
Arbejdsvæskedampen ledes til turbinen, hvor dens energiindhold omdannes til mekanisk energi og leveres gennem akslen til generatoren.Dampen forlader turbinen til kondensatoren, hvor den omdannes tilbage til en væske.I de fleste anlæg cirkuleres kølevand mellem kondensatoren og et køletårn for at afvise denne varme til atmosfæren.Et alternativ er at bruge såkaldte "tørkølere" eller luftkølede kondensatorer, som afgiver varme direkte til luften uden behov for kølevand.Dette design eliminerer stort set ethvert forbrug af vand fra anlægget til køling.Tørkøling, fordi den fungerer ved højere temperaturer (især i den vigtigste sommersæson) end køletårne resulterer i lavere anlægseffektivitet.Flydende arbejdsvæske fra kondensatoren pumpes tilbage til højtryksforvarmeren/fordamperen af fødepumpen for at gentage cyklussen.
Den binære cyklus er den type anlæg, der ville blive brugt til lavtemperatur geotermiske applikationer.I øjeblikket er hyldevare binært udstyr tilgængeligt i moduler på 200 til 1.000 kW.
GRUNDLÆGGENDE KRAFTVÆRK
Kraftværkskomponenter
Processen med at generere elektricitet fra en lavtemperatur geotermisk varmekilde (eller fra damp i et konventionelt kraftværk) involverer en procesingeniør omtaler som en Rankine Cycle.I et konventionelt kraftværk omfatter kredsløbet, som vist i figur 1, en kedel, turbine, generator, kondensator, fødevandspumpe, køletårn og kølevandspumpe.Damp genereres i kedlen ved afbrænding af et brændstof (kul, olie, gas eller uran).Dampen ledes til turbinen, hvor varmeenergien i dampen, når den ekspanderer mod vindmøllevingerne, omdannes til mekanisk energi, hvilket forårsager rotation af turbinen.Denne mekaniske bevægelse overføres gennem en aksel til generatoren, hvor den omdannes til elektrisk energi.Efter at have passeret gennem turbinen omdannes dampen tilbage til flydende vand i kraftværkets kondensator.Gennem kondensationsprocessen frigives varme, der ikke bruges af turbinen, til kølevandet.Kølevandet, leveres til køletårnet, hvor "spildvarmen" fra kredsløbet afvises til atmosfæren.Dampkondensat leveres til kedlen af fødepumpen for at gentage processen.
Sammenfattende er et kraftværk simpelthen en cyklus, der letter omdannelsen af energi fra en form til en anden.I dette tilfælde omdannes den kemiske energi i brændstoffet til varme (ved kedlen) og derefter til mekanisk energi (i turbinen) og til sidst til elektrisk energi (i generatoren).Selvom energiindholdet i det endelige produkt, elektricitet, normalt udtrykkes i enheder af watt-timer eller kilowatt-timer (1000 watt-timer eller 1 kW-t), udføres beregninger af anlæggets ydeevne ofte i enheder af BTU'er.Det er praktisk at huske, at 1 kilowatt-time er energiækvivalenten til 3413 BTU.En af de vigtigste bestemmelser om et kraftværk er, hvor meget energitilførsel (brændstof) der kræves for at producere en given elektrisk effekt.
Subsea Umbilicals
Hovedfunktioner
Giv hydraulisk kraft til undersøiske kontrolsystemer, såsom til at åbne/lukke ventiler
Levere elektrisk strøm og styresignaler til undersøiske kontrolsystemer
Levere produktionskemikalier til undersøisk injektion ved træet eller nede i hullet
Lever gas til gasliftdrift
For at levere disse funktioner, kan en dybt vand navlestreng inkludere
Kemiske injektionsrør
Hydrauliske forsyningsrør
Elektriske styresignalkabler
Elektriske strømkabler
Fiberoptisk signal
Store rør til gasløft
En undersøisk umbilical er en samling af hydrauliske slanger, som også kan omfatte elektriske kabler eller optiske fibre, der bruges til at styre undersøiske strukturer fra en offshore platform eller et flydende fartøj.Det er en væsentlig del af det undersøiske produktionssystem, uden hvilket vedvarende økonomisk undersøisk olieproduktion ikke er mulig.
Nøglekomponenter
Topside Umbilical Termination Assembly (TUTA)
Topside Umbilical Termination Assembly (TUTA) giver grænsefladen mellem hovednavlestrengen og topsidekontroludstyret.Enheden er et fritstående kabinet, der kan boltes eller svejses på et sted ved siden af navlestrengen i et farligt udsat miljø ombord på topside-faciliteten.Disse enheder er normalt skræddersyet til kundens behov med henblik på hydraulik, pneumatisk, effekt, signal, fiberoptik og materialevalg.
TUTA inkorporerer normalt elektriske samledåser til de elektriske strøm- og kommunikationskabler, såvel som rørarbejde, målere og blok- og udluftningsventiler til de relevante hydrauliske og kemiske forsyninger.
(Subsea) Umbilical Termination Assembly (UTA)
UTA, der sidder på toppen af en mudderpude, er et multiplekset elektrohydraulisk system, der gør det muligt at forbinde mange undersøiske kontrolmoduler til de samme kommunikations-, elektriske og hydrauliske forsyningsledninger.Resultatet er, at mange brønde kan styres via én navlestreng.Fra UTA er forbindelserne til de enkelte brønde og SCM'er lavet med jumpersamlinger.
Steel Flying Leads (SFL)
Flyvende ledninger giver elektriske/hydrauliske/kemiske forbindelser fra UTA til individuelle træer/kontrolkapsler.De er en del af det undersøiske distributionssystem, der distribuerer umbilical-funktionaliteter til deres tilsigtede servicemål.De er typisk installeret efter umbilical og forbundet med ROV.
Navlestrengsmaterialer
Afhængigt af applikationstyperne er følgende materialer typisk tilgængelige:
Termoplastisk
Fordele: Det er billigt, hurtig levering og træthedsbestandigt
Ulemper: Ikke egnet til dybt vand;kemisk kompatibilitetsproblem;aldring osv.
Zinkbelagt Nitronic 19D duplex rustfrit stål
Fordele:
Lavere omkostninger sammenlignet med super duplex rustfrit stål (SDSS)
Højere flydespænding sammenlignet med 316L
Intern korrosionsbestandighed
Kompatibel til hydraulisk og mest kemisk indsprøjtning
Kvalificeret til dynamisk service
Ulemper:
Ekstern korrosionsbeskyttelse påkrævet – ekstruderet zink
Bekymringer om pålideligheden af sømsvejsninger i nogle størrelser
Rør er tungere og større end tilsvarende SDSS - hæng af og installationsbekymringer
Rustfrit stål 316L
Fordele:
Lavpris
Har brug for ringe eller ingen katodisk beskyttelse i kort varighed
Lav flydespænding
Konkurrencedygtig med termoplast til lavtryks-tilslutninger på lavt vand – billigere for kort levetid i marken
Ulemper:
Ikke kvalificeret til dynamisk service
modtagelig for kloridgruber
Super Duplex rustfrit stål (Pitting Resistance Equivalent - PRE >40)
Fordele:
Høj styrke betyder lille diameter, let vægt til montering og hængning.
Høj modstandsdygtighed over for spændingskorrosionsrevner i kloridmiljøer (pitting-modstandsækvivalent > 40) betyder, at der ikke kræves belægning eller CP.
Ekstruderingsprocessen betyder, at der ikke er svære at inspicere sømsvejsninger.
Ulemper:
Dannelse af intermetallisk fase (sigma) under fremstilling og svejsning skal kontrolleres.
Højeste omkostninger, længste gennemløbstider for stål, der anvendes til navlestrengsrør
Zinkbelagt kulstofstål (ZCCS)
Fordele:
Lave omkostninger i forhold til SDSS
Kvalificeret til dynamisk service
Ulemper:
Søm svejset
Mindre intern korrosionsbestandighed end 19D
Tung og stor diameter sammenlignet med SDSS
Umbilical idriftsættelse
Nyinstallerede umbilicals har typisk opbevaringsvæsker i sig.Opbevaringsvæskerne skal fortrænges af de påtænkte produkter, før de anvendes til produktion.Man skal sørge for at være opmærksom på potentielle inkompatibilitetsproblemer, der kan resultere i bundfald og få navlestrengen til at blive tilstoppet.En ordentlig buffervæske er påkrævet, hvis uforenelighed forventes.For at idriftsætte en asfalteninhibitorlinje er der for eksempel behov for et gensidigt opløsningsmiddel som EGMBE for at tilvejebringe buffer mellem asfalteninhibitoren og opbevaringsvæsken, da de typisk er uforenelige.