다운홀 화학물질 주입 라인-왜 실패합니까?새로운 테스트 방법의 경험, 과제 및 적용

 

사례

 

추상적인

Statoil은 스케일 억제제의 다운홀 연속 주입이 적용되는 여러 분야를 운영하고 있습니다.목표는 (Ba/Sr) SO4 또는 CaCO로부터 상부 튜브와 안전 밸브를 보호하는 것입니다.스케일 압착을 정기적으로 수행하는 것이 어렵고 비용이 많이 드는 경우(예: 해저 필드 연결).

 

스케일 억제제 다운홀을 지속적으로 주입하는 것은 생산 패커 위에 스케일링 가능성이 있는 유정의 상부 튜브와 안전 밸브를 보호하기 위한 기술적으로 적절한 솔루션입니다.특히 유정 근처 지역의 스케일링 가능성으로 인해 정기적으로 압착할 필요가 없는 유정에서는 더욱 그렇습니다.

 

화학 물질 주입 라인을 설계, 운영 및 유지 관리하려면 재료 선택, 화학 물질 인증 및 모니터링에 더욱 중점을 두어야 합니다.압력, 온도, 흐름 방식 및 시스템의 기하학적 구조로 인해 안전한 작동이 어려울 수 있습니다.생산 시설에서 해저 템플릿까지 수 킬로미터에 달하는 긴 주입 라인과 유정 아래 주입 밸브에서 문제가 확인되었습니다.

 

강수 및 부식 문제와 관련하여 하향공 연속 주입 시스템의 복잡성을 보여주는 현장 경험이 논의됩니다.실험실 연구 및 화학 적격성 평가를 위한 새로운 방법의 적용이 대표됩니다.다학제적 조치에 대한 요구가 해결되었습니다.

 

소개

Statoil은 다운홀 연속 화학물질 주입이 적용된 여러 분야를 운영하고 있습니다.여기에는 주로 (Ba/Sr) SO4 또는 CaCO로부터 상부 배관과 하향공 안전 밸브(DHSV)를 보호하는 것이 목적인 스케일 억제제(SI) 주입이 포함됩니다.규모.어떤 경우에는 상대적으로 높은 온도에서 가능한 한 유정 깊은 곳에서 분리 공정을 시작하기 위해 에멀젼 차단기가 다운홀에 주입됩니다.

 

스케일 억제제 다운홀을 지속적으로 주입하는 것은 생산 패커 위에 스케일링 가능성이 있는 유정의 상부를 보호하기 위한 기술적으로 적절한 솔루션입니다.특히 유정 근처의 스케일링 가능성이 낮기 때문에 압착할 필요가 없는 유정에서는 지속적인 주입이 권장될 수 있습니다.또는 스케일 압착을 정기적으로 수행하는 것이 어렵고 비용이 많이 드는 경우(예: 해저 필드 연결).

 

Statoil은 연속 화학 물질 주입에 대한 경험을 상부 시스템 및 해저 템플릿으로 확장했지만 새로운 과제는 주입 지점을 유정 깊숙한 곳까지 확장하는 것입니다.화학 물질 주입 라인을 설계, 운영 및 유지 관리하려면 몇 가지 주제에 더욱 집중해야 합니다.재료 선택, 화학적 검증 및 모니터링 등이 있습니다.압력, 온도, 흐름 방식 및 시스템의 기하학적 구조로 인해 안전한 작동이 어려울 수 있습니다.생산 시설에서 해저 템플릿까지 그리고 유정 아래의 주입 밸브까지 이어지는 긴(수 킬로미터) 주입 라인의 문제점이 확인되었습니다.그림 1.주입 시스템 중 일부는 계획대로 작동했지만 일부는 여러 가지 이유로 실패했습니다.하향공 화학물질 주입(DHCI)을 위한 몇 가지 새로운 현장 개발이 계획되어 있습니다.하지만;어떤 경우에는 장비가 아직 완전히 검증되지 않은 경우도 있습니다.

 

DHCI를 적용하는 것은 복잡한 작업입니다.여기에는 유정 설계, 유정 화학, 상부 시스템 및 상부 공정의 화학물질 투여 시스템이 포함됩니다.화학물질은 화학물질 주입 라인을 통해 상단에서 완성 장비까지 펌핑된 후 유정으로 아래로 펌핑됩니다.따라서 이러한 유형의 프로젝트를 계획하고 실행하려면 여러 분야 간의 협력이 중요합니다.다양한 고려 사항을 평가해야 하며 설계 과정에서 원활한 의사소통이 중요합니다.프로세스 엔지니어, 해저 엔지니어 및 완성 엔지니어가 참여하여 유정 화학, 재료 선택, 흐름 보증 및 생산 화학 물질 관리 주제를 다룹니다.문제는 화학물질 건킹 또는 온도 안정성, 부식, 경우에 따라 화학물질 주입 라인의 국부적 압력 및 흐름 효과로 인한 진공 효과일 수 있습니다.이 외에도 고압, 고온, 높은 가스 속도, 높은 스케일링 가능성, 유정의 장거리 엄빌리컬 및 깊은 주입 지점과 같은 조건은 주입되는 화학 물질과 주입 밸브에 다양한 기술적 과제와 요구 사항을 부여합니다.

 

Statoil 운영에 설치된 DHCI 시스템의 개요는 경험이 항상 성공적인 것은 아니라는 것을 보여줍니다(표 1). 그러나 주입 설계, 화학 물질 적격성 평가, 운영 및 유지 관리 개선을 위한 계획이 진행 중입니다.과제는 분야마다 다르며 문제가 반드시 화학물질 주입 밸브 자체가 작동하지 않는 것만은 아닙니다.

 

지난 몇 년간 하향공 화학물질 주입 라인과 관련된 몇 가지 과제를 경험했습니다.본 논문에서는 이러한 경험을 바탕으로 몇 가지 사례를 제시합니다.이 문서에서는 DHCI 라인과 관련된 문제를 해결하기 위해 취한 과제와 조치에 대해 논의합니다.두 가지 사례 기록이 제공됩니다.하나는 부식에 관한 것이고 다른 하나는 화학 총기 왕에 관한 것입니다.강수 및 부식 문제와 관련하여 하향공 연속 주입 시스템의 복잡성을 보여주는 현장 경험이 논의됩니다.

 

실험실 연구와 화학 적격성 평가를 위한 새로운 방법의 적용도 고려됩니다.화학 물질을 펌핑하는 방법, 확장 가능성 및 예방, 복잡한 장비 적용 및 화학 물질이 다시 생산될 때 화학 물질이 상단 시스템에 미치는 영향.화학 물질 적용에 대한 승인 기준에는 환경 문제, 효율성, 상단 저장 용량, 펌프 속도, 기존 펌프의 사용 가능 여부 등이 포함됩니다. 기술 권장 사항은 유체 및 화학 호환성, 잔류 감지, 재료 호환성, 해저 공급선 설계, 화학 물질 투여 시스템을 기반으로 해야 합니다. 그리고 이 라인 주변의 재료.가스 침입으로 인해 주입 라인이 막히는 것을 방지하기 위해 화학물질에 수화물을 억제해야 할 수 있으며, 운송 및 보관 중에 화학물질이 얼지 않아야 합니다.기존 내부 지침에는 시스템의 각 지점에 화학 물질을 적용할 수 있는 체크리스트가 있으며 점도와 같은 물리적 특성이 중요합니다.주입 시스템은 엄빌리컬 해저 흐름 라인의 거리가 3~50km이고 유정 아래로 1~3km임을 의미할 수 있습니다.따라서 온도 안정성도 중요합니다.예를 들어 정유소에서의 하류 영향 평가도 고려해야 할 수도 있습니다.

 

다운홀 화학물질 주입 시스템

 

비용상의 이점

 

DHS를 보호하기 위해 스케일 억제제 다운홀을 지속적으로 주입합니다. 생산 튜빙은 스케일 억제제로 유정을 압착하는 것에 비해 비용 효율적일 수 있습니다.이 적용은 스케일 압착 처리에 비해 지층 손상 가능성을 줄이고, 스케일 압착 후 공정 문제 가능성을 줄이며, 상부 주입 시스템에서 화학물질 주입 속도를 제어할 수 있는 가능성을 제공합니다.주입 시스템은 또한 다른 화학 물질을 지속적으로 하향 구멍에 주입하는 데 사용될 수 있으며 이를 통해 공정 플랜트의 추가 하류에서 발생할 수 있는 다른 문제를 줄일 수 있습니다.

 

Oseberg S 또는 필드의 다운홀 규모 전략을 개발하는 포괄적인 연구가 수행되었습니다.주요 규모의 우려 사항은 CaCO였습니다.상부 튜브의 스케일링 및 DHSV 오류 가능성.Oseberg S 또는 규모 관리 전략 고려 사항은 3년 동안 DHCI가 화학 물질 주입 라인이 작동하는 유정에서 가장 비용 효율적인 솔루션이라는 결론을 내렸습니다.규모 압착 경쟁 기술과 관련된 주요 비용 요소는 화학/운영 비용보다는 이연 오일이었습니다.가스 리프트에 스케일 억제제를 적용하는 경우, 화학물질 비용의 주요 요인은 높은 가스 리프트 속도로 인해 높은 SI 농도로 이어지는 것이었습니다. 왜냐하면 화학물질 건킹을 피하기 위해 농도가 가스 리프트 속도와 균형을 이루어야 했기 때문입니다.Oseberg S에 있는 두 개의 유정 또는 잘 작동하는 DHC I 라인의 경우 이 옵션은 CaCO로부터 DHS V를 보호하기 위해 선택되었습니다.스케일링.

 

연속 주입 시스템 및 밸브

 

지속적인 화학 물질 주입 시스템을 사용하는 기존 완성 솔루션은 모세관 라인의 막힘을 방지해야 하는 문제에 직면해 있습니다.일반적으로 주입 시스템은 외경(OD)이 1/4인치 또는 3/8인치인 모세관 라인으로 구성되며, 표면 매니폴드에 연결되고, 튜브의 환형 측면에 있는 튜브 행거에 공급되어 연결됩니다.모세관 라인은 특수 튜빙 칼라 클램프를 통해 생산 튜빙의 외경에 부착되며 튜빙 외부를 따라 화학 주입 맨드릴까지 이어집니다.맨드릴은 주입된 화학물질에 충분한 분산 시간을 제공하고 문제가 있는 곳에 화학물질을 배치할 목적으로 전통적으로 DHS V의 상류 또는 유정의 더 깊은 곳에 배치됩니다.

 

그림 2의 화학물질 주입 밸브에는 직경이 약 1.5인치인 작은 카트리지에 유정 유체가 모세관 라인으로 들어가는 것을 방지하는 체크 밸브가 포함되어 있습니다.그것은 단순히 스프링을 타고 있는 작은 포펫(poppet)일 뿐입니다.스프링 힘은 밀봉 시트에서 포핏을 여는 데 필요한 압력을 설정하고 예측합니다.화학물질이 흐르기 시작하면 포핏이 시트에서 들어올려지고 체크 밸브가 열립니다.

 

체크밸브 2개를 설치해야 합니다.하나의 밸브는 유정 유체가 모세관 라인으로 들어가는 것을 방지하는 주요 장벽입니다.이는 상대적으로 낮은 개방 압력(2-15bars)을 갖습니다. 모세관 라인 내부의 정수압이 유정 압력보다 낮으면 유정 유체가 모세관 라인으로 들어가려고 합니다.다른 체크 밸브는 130-250bar의 비정형 개방 압력을 가지며 U-튜브 방지 시스템으로 알려져 있습니다.이 밸브는 모세관 라인 내부의 정수압이 생산 튜브 내부 화학물질 주입 지점의 유정 압력보다 클 경우 모세관 라인 내부의 화학물질이 유정으로 자유롭게 흘러 들어가는 것을 방지합니다.

 

두 개의 체크 밸브 외에 일반적으로 인라인 필터가 있는데, 이 필터의 목적은 어떤 종류의 잔해물도 체크 밸브 시스템의 밀봉 기능을 위태롭게 할 수 없도록 하는 것입니다.

 

설명된 체크 밸브의 크기는 다소 작으며 주입된 유체의 청결은 작동 기능에 필수적입니다.체크 밸브가 의도적으로 열리도록 모세관 라인 내부의 유량을 증가시켜 시스템의 잔해물을 씻어낼 수 있다고 믿어집니다.

 

체크 밸브가 열리면 흐르는 압력이 급격히 감소하고 압력이 다시 증가할 때까지 모세관 라인 위로 전파됩니다.체크 밸브는 화학 물질의 흐름이 밸브를 열기에 충분한 압력을 형성할 때까지 닫힙니다.그 결과 체크 밸브 시스템의 압력 진동이 발생합니다.체크 밸브 시스템의 개방 압력이 높을수록 체크 밸브가 열리고 시스템이 평형 조건을 달성하려고 할 때 유동 면적이 줄어듭니다.

 

화학 물질 주입 밸브는 상대적으로 낮은 개방 압력을 갖습니다.그리고 화학 물질 입구 지점의 튜브 압력이 모세관 라인 내부의 화학 물질 정수압과 체크 밸브 개방 압력의 합보다 작아지면 모세관 라인의 상부에 거의 진공 또는 진공이 발생하게 됩니다.약품 주입이 중단되거나 약품의 흐름이 낮아지면 모세관 라인의 상단 부분에서 거의 진공 상태가 발생하기 시작합니다.

 

진공 수준은 유정 압력, 모세관 라인 내부에 사용되는 주입된 화학 혼합물의 비중, 주입 지점의 체크 밸브 개방 압력 및 모세관 라인 내부의 화학 물질 유량에 따라 달라집니다.유정 조건은 현장 수명에 따라 달라지며 따라서 진공 가능성도 시간에 따라 달라집니다.예상되는 문제가 발생하기 전에 올바른 고려와 예방 조치를 취하려면 이러한 상황을 인식하는 것이 중요합니다.

 

낮은 주입 속도와 함께 일반적으로 이러한 유형의 응용 분야에 사용되는 용매는 증발하여 완전히 조사되지 않은 효과를 유발합니다.이러한 효과는 용매가 증발할 때 총 왕이나 고체(예: 폴리머)의 침전입니다.

 

또한, 갈바니 전지는 화학물질의 유체 표면과 위의 거의 진공에 가까운 기체 상태로 채워진 증기 사이의 전이 단계에서 형성될 수 있습니다.이는 이러한 조건에서 화학물질의 공격성이 증가하여 모세관 라인 내부에 국부적인 공식 부식이 발생할 수 있습니다.내부가 건조해지면서 모세관 라인 내부에 필름으로 형성된 플레이크나 소금 결정이 모세관 라인을 막거나 막힐 수 있습니다.

 

우물 장벽 철학

 

견고한 유정 솔루션을 설계할 때 Statoil은 유정 수명 주기 동안 유정 안전성이 항상 유지되도록 요구합니다.따라서 Statoil은 두 개의 독립적인 유정 장벽이 손상되지 않은 상태로 있어야 합니다.그림 3은 비정형적인 웰 배리어 회로도를 보여줍니다. 여기서 파란색은 1차 웰 배리어 엔벨로프를 나타냅니다.이 경우에는 생산 튜빙입니다.빨간색은 2차 장벽 봉투를 나타냅니다.케이싱.스케치의 왼쪽에서 화학 물질 주입은 빨간색으로 표시된 영역(2차 장벽)의 생산 튜브에 대한 주입 지점이 있는 검은색 선으로 표시됩니다.유정에 화학 물질 주입 시스템을 도입하면 1차 및 2차 유정 장벽이 모두 위험해집니다.

 

부식사례

 

이벤트 순서

 

노르웨이 대륙붕의 Statoil이 운영하는 유전에 스케일 억제제의 하향공 화학 주입이 적용되었습니다.이 경우 적용된 스케일 억제제는 원래 상부 및 해저 적용에 적합했습니다.유정을 다시 완성한 후 DHCIpointat2446mMD를 설치했습니다(그림 3).화학물질에 대한 추가 테스트 없이 상부 스케일 억제제의 다운홀 주입이 시작되었습니다.

 

작동 1년 후 화학물질 주입 시스템에서 누출이 관찰되고 조사가 시작되었습니다.누출은 우물 장벽에 해로운 영향을 미쳤습니다.여러 우물에서 비슷한 사건이 발생했으며 조사가 진행되는 동안 일부 우물은 폐쇄되어야 했습니다.

 

생산 튜빙을 당겨서 자세히 연구했습니다.부식 공격은 배관의 한 면에만 국한되었으며, 일부 배관 연결부는 너무 부식되어 실제로 구멍이 생겼습니다.약 8.5mm 두께의 3% 크롬강이 8개월도 채 안 되어 분해되었습니다.주요 부식은 유정 상단부터 유정 머리 부분부터 약 380m MD까지 발생했으며, 가장 심하게 부식된 배관 연결부는 약 350m MD에서 발견되었습니다.이 깊이 아래에서는 부식이 거의 또는 전혀 관찰되지 않았지만 튜브 OD에서 많은 잔해가 발견되었습니다.

 

9-5/8'' 케이싱도 절단하고 잡아당겼으며 유사한 효과가 관찰되었습니다.우물의 한쪽 면에만 부식이 있습니다.유도된 누출은 케이싱의 약화된 부분이 파열되어 발생했습니다.

 

화학물질 주입 라인 재료는 Alloy 825였습니다.

 

화학적 자격

 

화학적 특성과 부식 테스트는 스케일 방지제 인증에 있어 중요한 초점이며, 실제 스케일 억제제는 수년 동안 상부 및 해저 응용 분야에서 검증 및 사용되어 왔습니다.실제 케미컬 다운홀을 적용한 이유는 기존 다운홀 케미컬을 대체하여 환경적 특성을 향상시키기 위함이었습니다. 그러나 스케일 방지제는 주변 상부 및 해저 온도(4~20℃)에서만 사용되었습니다.우물에 주입되었을 때 화학물질의 온도는 90℃까지 올라갈 수 있었지만 이 온도에서는 더 이상의 테스트가 수행되지 않았습니다.

 

초기 부식성 테스트는 화학물질 공급업체에서 수행되었으며 결과는 고온에서 탄소강의 경우 2~4mm/년으로 나타났습니다.이 단계에서는 운영자의 물질적 기술적 역량이 최소한으로 개입되었습니다.나중에 작업자가 새로운 테스트를 수행하여 스케일 억제제가 생산 배관 및 생산 케이싱의 재료에 대해 부식성이 매우 높으며 부식 속도가 연간 70mm를 초과한다는 사실을 보여주었습니다.화학 주입 라인 재료인 Alloy 825는 주입 전에 스케일 억제제에 대해 테스트되지 않았습니다.우물 온도는 90℃에 도달할 수 있으며 이러한 조건에서 적절한 테스트가 수행되어야 합니다.

 

또한 조사 결과, 농축 용액인 스케일 억제제의 pH가 <3.0으로 보고된 것으로 나타났습니다.그러나 pH는 측정되지 않았습니다.나중에 측정된 pH는 pH 0-1의 매우 낮은 값을 나타냈습니다.이는 주어진 pH 값 외에도 측정 및 재료 고려 사항이 필요함을 보여줍니다.

 

결과 해석

 

주입 라인(그림 3)은 주입 지점에서 웰의 압력을 초과하는 스케일 억제제의 정수압을 제공하도록 구성됩니다.억제제는 유정에 존재하는 압력보다 더 높은 압력으로 주입됩니다.이로 인해 유정이 폐쇄될 때 U자형 튜브 효과가 발생합니다.밸브는 항상 우물보다 주입 라인에서 더 높은 압력으로 열립니다.따라서 주입 라인에 진공 또는 증발이 발생할 수 있습니다.부식 속도와 공식 위험은 용매 증발로 인해 기체/액체 전이 영역에서 가장 높습니다.쿠폰에 대해 수행된 실험실 실험에서는 이 이론이 확증되었습니다.누출이 발생한 우물에서는 주입 라인의 모든 구멍이 약품 주입 라인의 상부에 위치했습니다.

 

그림 4는 심각한 공식 부식이 발생한 DHC I 라인의 사진을 보여줍니다.외부 생산 배관에 나타난 부식은 피팅 누출 지점에서 스케일 억제제가 국부적으로 노출되었음을 나타냅니다.누출은 부식성이 강한 화학물질에 의한 공식 부식과 화학물질 주입 라인을 통해 생산 케이싱으로 누출되어 발생했습니다.스케일 억제제가 움푹 패인 모세관 라인에서 케이싱과 튜브로 분사되어 누출이 발생했습니다.주입 라인의 누출로 인한 이차적 결과는 고려되지 않았습니다.케이싱과 튜빙 부식은 케이싱과 튜빙의 움푹 패인 모세관 라인에서 농축된 스케일 억제제의 결과라고 결론지었습니다(그림 5).

 

이 경우 재료 역량 엔지니어의 참여가 부족했습니다.DHCI 라인의 화학물질 부식성은 테스트되지 않았으며 누출로 인한 2차 영향도 평가되지 않았습니다.주변 물질이 화학적 노출을 견딜 수 있는지 여부와 같은 것입니다.

 

화학총왕 사건사

 

이벤트 순서

 

HP HT 현장의 스케일 방지 전략은 다운홀 안전 밸브 상류에 스케일 억제제를 지속적으로 주입하는 것이었습니다.유정에서 심각한 탄산칼슘 스케일링 가능성이 확인되었습니다.문제 중 하나는 높은 온도와 높은 가스 및 응축수 생산 속도와 낮은 물 생산 속도였습니다.스케일 억제제 주입에 따른 우려는 높은 가스 생산 속도로 인해 용매가 제거되고 화학 물질의 건킹이 유정의 안전 밸브 상류 주입 지점에서 발생할 것이라는 점이었습니다(그림 1).

 

스케일 억제제 검증 과정에서 초점은 상부 공정 시스템(저온)에서의 거동을 포함하여 HP HT 조건에서 제품의 효율성에 맞춰졌습니다.높은 가스 속도로 인해 생산 배관에 스케일 억제제 자체가 침전되는 것이 주요 관심사였습니다.실험실 테스트에 따르면 스케일 억제제가 침전되어 튜브 벽에 부착될 수 있는 것으로 나타났습니다.따라서 안전 밸브를 작동하면 위험을 피할 수 있습니다.

 

경험에 따르면 몇 주 동안 작동한 후 화학물질 라인에서 누출이 발생한 것으로 나타났습니다.모세관 라인에 설치된 표면 게이지를 통해 유정 압력을 모니터링할 수 있었습니다.유정 무결성을 확보하기 위해 라인을 분리했습니다.

 

문제를 진단하고 가능한 고장 원인을 찾기 위해 화학 물질 주입 라인을 유정에서 꺼내서 열고 검사했습니다.그림 6에서 볼 수 있듯이 상당한 양의 침전물이 발견되었으며 화학적 분석 결과 이 ​​중 일부가 스케일 억제제인 ​​것으로 나타났습니다.씰과 포핏에 침전물이 위치하여 밸브가 작동되지 않았습니다.

 

밸브 고장은 체크 밸브가 금속 대 금속 시트를 먹는 것을 방지하는 밸브 시스템 내부의 잔해로 인해 발생했습니다.잔해를 조사한 결과 주요 입자는 아마도 모세관 라인 설치 과정에서 생성된 금속 부스러기로 판명되었습니다.또한 양쪽 체크밸브, 특히 밸브 뒷면에서 흰색 이물질이 일부 확인되었습니다.이는 압력이 낮은 쪽입니다. 즉, 이 쪽은 항상 유정 유체와 접촉하게 됩니다.처음에는 밸브가 막혀서 유정 유체에 노출되었기 때문에 이는 생산 유정에서 나온 잔해인 것으로 여겨졌습니다.그러나 조사 결과 잔해물은 스케일 억제제로 사용되는 화학 물질과 유사한 화학적 성질을 지닌 중합체인 것으로 판명되었습니다.이것이 우리의 관심을 끌었고 Statoil은 모세관 라인에 존재하는 폴리머 잔해의 원인을 조사하고 싶었습니다.

 

화학적 자격

 

HP HT 분야에서는 다양한 생산 문제를 완화하기 위해 적합한 화학 물질을 선택하는 것과 관련하여 많은 과제가 있습니다.연속 주입 다운홀에 대한 스케일 억제제의 적격성 평가에서 다음 테스트가 수행되었습니다.

• 제품 안정성
• 열 노화
• 동적 성능 테스트
• 형성수 및 수화물 억제제(MEG)와의 호환성
• 정적 및 동적 총왕 테스트
• 재용해 정보 물, 신선약품 및 MEG

 

화학물질은 미리 정해진 투여량으로 주입되지만 물 생성이 반드시 일정하지는 않습니다. 즉, 물 슬러깅이 발생합니다.물 슬러그 사이에서 화학 물질이 유정으로 들어가면 뜨겁고 빠르게 흐르는 탄화수소 가스 흐름과 만나게 됩니다.이는 가스 리프트 응용 분야에서 스케일 억제제를 주입하는 것과 유사합니다(Fleming 외, 2003).

가스 온도가 높으면 용제 제거 위험이 매우 높으며 건킹으로 인해 주입 밸브가 막힐 수 있습니다.이는 고비점/낮은 증기압 용매 및 기타 증기압 저하제(VPD)로 구성된 화학 물질의 경우에도 위험합니다. 부분적으로 막힌 경우 형성되는 물의 흐름, MEG 및/또는 새로운 화학 물질을 제거할 수 있어야 합니다. 또는 탈수되거나 총에 맞은 화학물질을 다시 용해시키십시오.

 

이 경우 새로운 실험실 테스트 장비는 생산 시스템인 HP/HTg의 주입 포트 근처의 흐름 조건을 재현하도록 설계되었습니다.동적 건킹 테스트의 결과는 제안된 적용 조건에서 상당한 용매 손실이 기록되었음을 보여줍니다.이로 인해 급속한 총격이 발생하고 결국에는 흐름선이 차단될 수 있습니다.따라서 이 연구에서는 물 생산 이전에 이러한 우물에 지속적인 화학물질 주입에 상대적으로 심각한 위험이 존재한다는 사실이 입증되었으며, 이 분야에 대한 정상적인 시작 절차를 조정하기로 결정하고 물 누출이 감지될 때까지 화학물질 주입을 연기하기로 결정했습니다.

 

연속 주입 다운홀에 대한 스케일 억제제의 자격은 주입 지점과 유동 라인에서 용제 제거 및 스케일 억제제의 건킹에 중점을 두었지만 주입 밸브 자체의 건킹 가능성은 평가되지 않았습니다.상당한 용제 손실과 빠른 건킹으로 인해 주입 밸브가 고장난 것 같습니다(그림 6). 결과는 시스템에 대한 전체적인 시각을 갖는 것이 중요하다는 것을 보여줍니다.생산 문제에만 초점을 맞추는 것이 아니라 화학 물질 주입, 즉 주입 밸브와 관련된 문제에도 초점을 맞춥니다.

 

다른 분야의 경험

 

장거리 화학물질 주입 라인의 문제에 대한 초기 보고서 중 하나는 Gull fak sandVig dis 위성 필드에서 나온 것입니다(Osa etal. 2001). 해저 주입 라인은 생성된 유체의 가스 침입으로 인해 라인 내 수화물 형성이 차단되었습니다. 주입 밸브를 통해 라인으로 들어갑니다.해저 생산 화학물질 개발을 위한 새로운 지침이 개발되었습니다.요구 사항에는 입자 제거(여과) 및 해저 템플릿에 주입될 모든 수성 스케일 억제제에 수화물 억제제(예: 글리콜) 추가가 포함되었습니다.화학적 안정성, 점도, 상용성(액체 및 재료)도 고려되었습니다.이러한 요구 사항은 Statoil 시스템에 추가로 적용되었으며 하향공 화학 물질 주입을 포함합니다.

 

Oseberg S 또는 현장의 개발 단계에서 모든 유정을 DHC I 시스템으로 완성해야 한다고 결정했습니다(Fleming 외. 2006). 목표는 CaCO를 방지하는 것이었습니다. SI 주입으로 상부 튜브의 스케일링이 발생했습니다.화학 물질 주입 라인과 관련된 주요 과제 중 하나는 표면과 다운홀 배출구 간의 통신을 구현하는 것이었습니다.공간적 제약으로 인해 고리형 안전밸브 주변의 약품 주입 라인 내경이 7mm에서 0.7mm(ID)로 좁아졌고, 이 구간을 통과하는 액체의 이송 능력이 성공률에 영향을 미쳤습니다.여러 플랫폼 우물에는 막힌 화학물질 주입 라인이 있었지만 그 이유는 파악되지 않았습니다.다양한 유체(글리콜, 원유, 응축수, 자일렌, 스케일 억제제, 물 등)의 트레인을 실험실에서 점도 및 호환성에 대해 테스트한 후 정방향 및 역방향으로 펌핑하여 라인을 열었습니다.그러나 목표 스케일 억제제를 화학물질 주입 밸브까지 끝까지 펌핑할 수는 없었습니다.또한 한 우물에 잔류 CaCl2 완성 염수와 함께 포스포네이트 스케일 억제제가 침전되고 경유 비율이 높고 워터 컷이 낮은 우물 내부에 스케일 억제제의 건킹이 침전되는 합병증이 나타났습니다(Fleming et al.2006)

 

교훈

 

테스트 방법 개발

 

DHC I 시스템의 실패로부터 배운 주요 교훈은 기능성 및 화학 물질 주입에 관한 것이 아니라 스케일 억제제의 기술적 효율성에 관한 것입니다.톱사이드 주입과 해저 주입은 시간이 지나면서 잘 작동했습니다.그러나 해당 화학물질 인증 방법 업데이트 없이 적용 범위가 하향공 화학물질 주입으로 확장되었습니다.제시된 두 가지 현장 사례에서 얻은 Statoil의 경험은 이러한 유형의 화학 물질 적용을 포함하도록 화학 물질 인증에 대한 관리 문서 또는 지침을 업데이트해야 한다는 것입니다.주요 두 가지 과제는 i) 화학 물질 주입 라인의 진공과 ii) 화학 물질의 잠재적인 침전으로 확인되었습니다.

 

화학 물질의 증발은 생산 배관(건킹 케이스에서 볼 수 있듯이)과 주입 배관(진공 케이스에서 일시적인 경계면이 확인됨)에서 발생할 수 있습니다. 이러한 침전물이 흐름과 함께 이동할 수 있는 위험이 있습니다. 주입 밸브로 들어가고 더 나아가 우물 안으로 들어갑니다.주입 밸브는 종종 주입 지점의 상류에 필터를 사용하여 설계되는데, 강수량이 발생할 경우 이 필터가 막혀 밸브가 고장날 수 있으므로 이는 어려운 일입니다.

 

배운 교훈을 통해 얻은 관찰과 예비 결론은 현상에 대한 광범위한 실험실 연구로 이어졌습니다.전반적인 목표는 미래에 유사한 문제를 피하기 위해 새로운 자격 방법을 개발하는 것이었습니다.이 연구에서는 확인된 과제와 관련하여 화학 물질을 검사하기 위해 다양한 테스트가 수행되었으며 여러 실험실 방법이 설계(순서적으로 개발)되었습니다.

• 폐쇄형 시스템에서 필터 막힘 및 제품 안정성.
• 부분적인 용매 손실이 화학물질의 부식성에 미치는 영향.
• 모세관 내 부분적 용매 손실이 고체 또는 점성 플러그 형성에 미치는 영향.

 

실험실 방법을 테스트하는 동안 몇 가지 잠재적인 문제가 확인되었습니다.

 

• 반복되는 필터 막힘 및 안정성 저하.
• 모세관에서 부분 증발 후 고형물 형성
• 용매 손실로 인해 pH가 변경됩니다.

 

수행된 테스트의 특성은 특정 조건에 적용될 때 모세관 내 화학 물질의 물리적 특성 변화 및 이것이 유사한 조건에 적용되는 벌크 솔루션과 어떻게 다른지에 관한 추가 정보 및 지식을 제공했습니다.테스트 작업에서는 또한 침전 가능성 증가 및/또는 부식성 증가로 이어질 수 있는 벌크 유체, 증기상 및 잔류 유체 간의 상당한 차이가 확인되었습니다.

 

스케일 억제제의 부식성에 대한 테스트 절차가 개발되어 관련 문서에 포함되었습니다.스케일 억제제 주입을 구현하기 전에 각 적용 분야에 대해 확장된 부식성 테스트를 수행해야 했습니다.주입 라인의 화학물질에 대한 건킹 테스트도 수행되었습니다.

 

화학물질의 적격성평가를 시작하기 전에 해당 화학물질의 과제와 목적을 설명하는 작업 범위를 만드는 것이 중요합니다.초기 단계에서는 문제를 해결할 화학물질 유형을 선택할 수 있도록 주요 과제를 식별하는 것이 중요합니다.가장 중요한 승인 기준에 대한 요약은 표 2에서 확인할 수 있습니다.

 

화학물질의 자격

 

화학 물질의 자격은 각 적용 분야에 대한 테스트와 이론적 평가로 구성됩니다.기술 사양 및 테스트 기준은 예를 들어 HSE, 재료 호환성, 제품 안정성 및 제품 품질(입자) 내에서 정의되고 확립되어야 합니다.또한 어는점, 점도 및 기타 화학물질, 수화물 억제제, 생성수 및 생성된 유체와의 호환성을 결정해야 합니다.화학물질 적격성 평가에 사용될 수 있는 간단한 테스트 방법 목록이 표 2에 나와 있습니다.

 

기술적 효율성, 복용량 비율 및 HSE 사실에 대한 지속적인 관심과 모니터링이 중요합니다.제품 요구 사항은 분야 또는 공정 공장 수명을 변경할 수 있으며 생산 속도 및 유체 구성에 따라 다릅니다.성능 평가, 최적화 및/또는 새로운 화학물질 테스트를 통한 후속 활동을 수행해야 합니다.

최적의 치료 프로그램을 보장하기 위해 자주.

 

해양 생산 공장의 석유 품질, 물 생산 및 기술적 과제에 따라 수출 품질, 규제 요구 사항을 달성하고 해양 시설을 안전한 방식으로 운영하기 위해 생산 화학 물질의 사용이 필요할 수 있습니다.모든 분야에는 서로 다른 과제가 있으며, 필요한 생산 화학 물질은 분야와 초과 근무에 따라 다릅니다.

 

인증 프로그램에서는 생산 화학물질의 기술적 효율성에 초점을 맞추는 것이 중요하지만 안정성, 제품 품질, 호환성과 같은 화학물질의 특성에 초점을 맞추는 것도 매우 중요합니다.이 설정에서의 호환성은 유체, 재료 및 기타 생산 화학 물질과의 호환성을 의미합니다.이것은 어려운 일이 될 수 있습니다.문제를 해결하기 위해 화학물질을 사용하여 나중에 그 화학물질이 새로운 문제에 기여하거나 생성한다는 사실을 발견하는 것은 바람직하지 않습니다.아마도 가장 큰 과제는 기술적인 문제가 아니라 화학물질의 특성일 것입니다.

 

특별 요구 사항

 

공급된 제품의 여과에 대한 특별 요구사항은 해저 시스템 및 연속 주입 하향공에 적용되어야 합니다.약품 주입 시스템의 스트레이너와 필터는 상부 주입 시스템, 펌프 및 주입 밸브부터 하향공 주입 밸브까지 하류 장비의 사양에 따라 제공되어야 합니다.다운홀 연속 화학물질 주입이 적용되는 경우 화학물질 주입 시스템의 사양은 가장 중요도가 높은 사양을 기반으로 해야 합니다.이는 주입 밸브 다운홀의 필터일 수 있습니다.

 

주입 문제

 

주입 시스템은 엄빌리컬 해저 흐름선의 거리가 3~50km이고 유정 아래로 1~3km임을 의미할 수 있습니다.점도 및 화학 물질을 펌핑하는 능력과 같은 물리적 특성이 중요합니다.해저 온도에서의 점도가 너무 높으면 해저 공급선의 화학물질 주입 라인을 통해 해저 주입 지점이나 유정으로 화학물질을 펌핑하는 것이 어려울 수 있습니다.점도는 예상되는 보관 또는 작동 온도에서의 시스템 사양에 따라야 합니다.이는 각 경우에 평가되어야 하며 시스템에 따라 다릅니다.표와 같이 약품 주입률은 약품 주입 성공 여부를 결정짓는 요소입니다.화학 물질 주입 라인이 막히는 위험을 최소화하려면 이 시스템의 화학 물질은 수화물을 억제해야 합니다(수화물이 있을 가능성이 있는 경우).시스템에 존재하는 유체(보존액)와 수화물 억제제와의 호환성이 수행되어야 합니다.실제 온도(가능한 최저 주변 온도, 주변 온도, 해저 온도, 주입 온도)에서 화학물질의 안정성 테스트를 통과해야 합니다.

 

주어진 빈도로 화학물질 주입 라인을 세척하는 프로그램도 고려해야 합니다.약품 주입 라인을 솔벤트, 글리콜 또는 세척 약품으로 정기적으로 세척하여 침전물이 쌓여 라인 막힘을 일으키기 전에 제거하는 것이 예방 효과를 줄 수 있습니다.세척액의 선택된 화학 용액은 다음과 같아야 합니다.

주입 라인의 화학물질과 호환됩니다.

 

경우에 따라 화학 물질 주입 라인은 현장 수명 및 유체 조건에 대한 다양한 문제를 기반으로 여러 화학 응용 분야에 사용됩니다.물이 획기적인 발전을 이루기 전 초기 생산 단계의 주요 과제는 종종 물 생산 증가와 관련된 후기 생애 단계의 과제와 다를 수 있습니다.아스팔트엔 억제제와 같은 비수성 용제 기반 억제제를 스케일 억제제와 같은 수성 화학물질로 변경하면 호환성 문제가 발생할 수 있습니다.따라서 화학물질 주입 라인에서 화학물질을 변경할 계획을 세울 때 스페이서의 호환성과 적격성, 용도에 중점을 두는 것이 중요합니다.

 

재료

 

재료 호환성과 관련하여 모든 화학물질은 화학물질 주입 시스템 및 생산 공장에 사용되는 씰, 엘라스토머, 개스킷 및 건축 자재와 호환되어야 합니다.다운홀 연속 주입을 위한 화학물질(예: 산성 스케일 억제제)의 부식성에 대한 테스트 절차를 개발해야 합니다.각 적용 분야에 대해 화학 물질 주입을 구현하기 전에 확장된 부식성 테스트를 수행해야 합니다.

 

논의

 

지속적인 하향공 화학물질 주입의 장점과 단점을 평가해야 합니다.DHS를 보호하기 위해 스케일 억제제를 지속적으로 주입하거나 생산 튜브에 스케일을 방지하는 것은 유정을 스케일로부터 보호하는 우아한 방법입니다.본 백서에서 언급한 것처럼 지속적인 다운홀 화학물질 주입에는 몇 가지 문제가 있지만, 위험을 줄이려면 솔루션과 관련된 현상을 이해하는 것이 중요합니다.

 

위험을 줄이는 한 가지 방법은 테스트 방법 개발에 집중하는 것입니다.상부 또는 해저 화학 물질 주입과 비교할 때 유정 아래에는 상황이 다르고 더 가혹합니다.화학물질을 다운홀에 지속적으로 주입하기 위한 화학물질의 적격성 평가 절차에서는 이러한 조건 변화를 고려해야 합니다.화학물질의 적격성은 화학물질이 접촉할 수 있는 물질에 따라 이루어져야 합니다.이러한 시스템이 작동하게 될 다양한 유정 수명주기 조건을 최대한 가깝게 복제하는 조건에서 호환성 검증 및 테스트에 대한 요구 사항을 업데이트하고 구현해야 합니다.테스트 방법 개발은 보다 현실적이고 대표적인 테스트를 위해 더욱 발전되어야 합니다.

 

또한 성공을 위해서는 화학 물질과 장비 간의 상호 작용이 필수적입니다.화학 물질 주입 밸브의 개발은 화학적 특성과 유정 내 주입 밸브의 위치를 ​​고려해야 합니다.테스트 장비의 일부로 실제 주입 밸브를 포함하고 인증 프로그램의 일부로 스케일 방지제 및 밸브 설계의 성능 테스트를 수행하는 것을 고려해야 합니다.스케일 억제제를 검증하기 위해 이전에는 공정 문제와 스케일 억제에 중점을 두었지만 우수한 스케일 억제는 안정적이고 지속적인 주입에 달려 있습니다.안정적이고 지속적인 주입이 없으면 스케일 발생 가능성이 높아집니다.스케일 억제제 주입 밸브가 손상되고 유체 흐름에 스케일 억제제가 주입되지 않으면 우물과 안전 밸브가 스케일로부터 보호되지 않아 안전한 생산이 위태로워질 수 있습니다.적격성 평가 절차에서는 적격 스케일 억제제의 효율성 및 공정 문제 외에도 스케일 억제제 주입과 관련된 문제를 처리해야 합니다.

 

새로운 접근 방식에는 여러 분야가 포함되며 분야 간의 협력과 각 책임이 명확해야 합니다.이 애플리케이션에는 상부 프로세스 시스템, 해저 템플릿, 유정 설계 및 완성이 포함됩니다.화학 물질 주입 시스템을 위한 강력한 솔루션 개발에 초점을 맞춘 다분야 네트워크는 중요하며 아마도 성공의 길일 수도 있습니다.다양한 분야 간의 의사소통이 중요합니다.특히 적용되는 화학물질을 관리하는 화학자와 유정에 사용되는 장비를 관리하는 유정 엔지니어 간의 긴밀한 의사소통이 중요합니다.다양한 분야의 과제를 이해하고 서로에게서 배우는 것은 전체 프로세스의 복잡성을 이해하는 데 필수적입니다.

 

결론

 

• DHS를 보호하기 위해 스케일 억제제를 지속적으로 주입합니다. 생산 튜브는 스케일로부터 유정을 보호하는 우아한 방법입니다.
• 확인된 문제를 해결하기 위해 다음 권장 사항을 따르십시오.

전용 DHCI 자격 절차를 수행해야 합니다.

약품 주입 밸브의 인증 방법

화학적 기능성에 대한 테스트 및 인증 방법

방법 개발

관련 재료 테스트

• 관련된 다양한 분야 간의 의사소통이 성공을 위해 매우 중요한 다분야 상호 작용입니다.

 

 

 

감사의 말

저자는 이 작품의 출판을 허가한 Statoil AS A와 그림 2의 이미지 사용을 허용한 Baker Hughes 및 Schlumberger에게 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.

 

명명법

 

(Ba/Sr)SO4 CaCO3 DHCI DHSV 예를 들어 고르 HSE HPHT ID 즉 킬로미터 mm MEG mMD 외경 시 mTV D U자관 VPD

=바륨/스트론튬 황산염 =탄산칼슘 =다운홀 화학물질 주입 =다운홀 안전 밸브 =예를 들어 =경유 비율 =보건안전환경 =고압 고온 =내경 =그건 =킬로미터 =밀리미터 =모노에틸렌글리콜 = 미터 측정 깊이 =외경 =스케일 억제제 =미터 총 수직 깊이 =U자형 튜브 =증기압 저하제

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

그림 1. 비정형 분야의 해저 및 하향공 화학물질 주입 시스템 개요.DHSV 상류에 화학 물질 주입 및 관련 예상 과제에 대한 개요입니다.DHS V=다운홀 안전 밸브, PWV=프로세스 윙 밸브, PM V=프로세스 마스터 밸브.

 

 

그림 2. 맨드릴과 밸브가 있는 비정형 다운홀 화학물질 주입 시스템의 스케치.시스템은 표면 매니폴드에 연결되고, 튜브의 환형 측면에 있는 튜브 행거에 연결됩니다.화학 물질 주입 맨드릴은 전통적으로 화학적 보호를 제공하기 위해 우물 깊숙이 배치됩니다.

 

 

그림 3. 일반적인 우물 장벽 회로도. 여기서 파란색은 1차 우물 장벽 봉투를 나타냅니다.이 경우에는 생산 튜빙입니다.빨간색은 2차 장벽 봉투를 나타냅니다.케이싱.왼쪽에는 빨간색(2차 장벽)으로 표시된 영역의 생산 튜브에 대한 주입 지점이 있는 화학 물질 주입, 검은색 선이 표시됩니다.

 

 

그림 4. 3/8” 사출 라인 상단에서 발견된 움푹 들어간 구멍.해당 영역은 주황색 타원으로 표시된 비정형 우물 장벽 회로도의 스케치에 표시됩니다.

 

 

 

 

 

그림 5. 7인치 3% 크롬 튜브의 심각한 부식 공격.그림은 구멍이 뚫린 화학 물질 주입 라인에서 생산 배관에 스케일 억제제를 분사한 후 부식 공격을 보여줍니다.

 

 

그림 6. 약품 주입 밸브에서 발견된 잔해물.이 경우 잔해물은 아마도 흰색 잔해물 외에 설치 과정에서 발생한 금속 부스러기였을 것입니다.흰색 잔해를 조사한 결과 주입된 화학물질과 화학적 성질이 유사한 중합체임이 입증되었습니다.