Ölförderung auf Ölfeldern
Wie funktionieren Steuerleitungen in Brunnen?
Steuerleitungen ermöglichen die Übertragung von Signalen, ermöglichen die Erfassung von Bohrlochdaten und ermöglichen die Steuerung und Aktivierung von Bohrlochinstrumenten.
Die Befehls- und Steuersignale können von einem Ort an der Oberfläche an das Bohrlochwerkzeug im Bohrloch gesendet werden.Daten von Bohrlochsensoren können zur Auswertung oder Verwendung bei bestimmten Bohrlocharbeiten an die Oberflächensysteme gesendet werden.
Bohrlochsicherheitsventile (DHSVs) sind oberflächengesteuerte Sicherheitsventile unter der Oberfläche (SCSSV), die hydraulisch über ein Bedienfeld an der Oberfläche betätigt werden.Wenn hydraulischer Druck über eine Steuerleitung ausgeübt wird, zwingt der Druck eine Hülse im Ventil dazu, nach unten zu gleiten und das Ventil zu öffnen.Beim Ablassen des Hydraulikdrucks schließt das Ventil.
Die Bohrlochhydraulikleitungen von Meilong Tube werden hauptsächlich als Kommunikationsleitungen für hydraulisch betriebene Bohrlochgeräte in Öl-, Gas- und Wasserinjektionsbohrlöchern verwendet, wo Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Bedingungen erforderlich sind.Diese Leitungen können individuell für eine Vielzahl von Anwendungen und Bohrlochkomponenten konfiguriert werden.
Alle eingekapselten Materialien sind hydrolysestabil und mit allen typischen Bohrlochkomplettierungsflüssigkeiten, einschließlich Hochdruckgas, kompatibel.Die Materialauswahl basiert auf verschiedenen Kriterien, darunter Bohrlochtemperatur, Härte, Zug- und Reißfestigkeit, Wasseraufnahme und Gasdurchlässigkeit, Oxidation sowie Abrieb- und Chemikalienbeständigkeit.
Die Steuerleitungen wurden umfassend weiterentwickelt, einschließlich Drucktests und Hochdruck-Autoklav-Bohrlochsimulation.Labordrucktests haben die erhöhte Belastung gezeigt, unter der gekapselte Rohre ihre Funktionsintegrität aufrechterhalten können, insbesondere wenn Drahtlitzen-„Stoßdrähte“ verwendet werden.
Wo werden Steuerleitungen eingesetzt?
★ Intelligente Brunnen, die aufgrund der Kosten oder Risiken von Eingriffen oder der Unfähigkeit, die an einem entfernten Standort erforderliche Oberflächeninfrastruktur zu unterstützen, die Funktionalität und die Vorteile des Reservoirmanagements von Geräten zur Fernsteuerung des Durchflusses erfordern.
★ Land-, Plattform- oder Unterwasserumgebungen.
Geothermische Stromerzeugung
Pflanzenarten
Grundsätzlich gibt es drei Arten von Geothermieanlagen zur Stromerzeugung.Die Art der Anlage wird in erster Linie durch die Art der geothermischen Ressource am Standort bestimmt.
Die sogenannte Direktdampf-Geothermieanlage kommt zum Einsatz, wenn die geothermische Ressource Dampf direkt aus der Quelle erzeugt.Der Dampf wird nach dem Passieren von Abscheidern (die kleine Sand- und Gesteinspartikel entfernen) der Turbine zugeführt.Dies waren die frühesten Anlagentypen, die in Italien und den USA entwickelt wurden. Leider sind Dampfressourcen die seltensten aller geothermischen Ressourcen und kommen nur an wenigen Orten auf der Welt vor.Offensichtlich würden Dampfkraftwerke nicht für Ressourcen mit niedriger Temperatur eingesetzt werden.
Entspannungsdampfanlagen werden dort eingesetzt, wo die geothermische Ressource heißes Wasser mit hoher Temperatur oder eine Kombination aus Dampf und heißem Wasser erzeugt.Die Flüssigkeit aus dem Bohrloch wird in einen Entspannungsbehälter geleitet, wo ein Teil des Wassers zu Dampf verdampft und zur Turbine geleitet wird.Das verbleibende Wasser wird der Entsorgung zugeführt (normalerweise Injektion).Abhängig von der Temperatur der Ressource kann es möglich sein, zweistufige Flash-Tanks zu verwenden.In diesem Fall wird das im Tank der ersten Stufe abgetrennte Wasser in einen Flash-Tank der zweiten Stufe geleitet, wo mehr Dampf (aber niedrigerer Druck) abgetrennt wird.Das restliche Wasser aus dem Tank der zweiten Stufe wird dann zur Entsorgung geleitet.Die sogenannte Double-Flash-Anlage liefert Dampf mit zwei unterschiedlichen Drücken an die Turbine.Auch dieser Anlagentyp kann nicht auf Ressourcen mit niedriger Temperatur angewendet werden.
Der dritte Typ von Geothermiekraftwerken wird als Binärkraftwerk bezeichnet.Der Name leitet sich von der Tatsache ab, dass für den Betrieb der Turbine ein zweites Fluid in einem geschlossenen Kreislauf anstelle von geothermischem Dampf verwendet wird.Abbildung 1 zeigt ein vereinfachtes Diagramm einer binären Geothermieanlage.Geothermische Flüssigkeit wird durch einen Wärmetauscher geleitet, der als Kessel oder Verdampfer bezeichnet wird (in einigen Anlagen gibt es zwei in Reihe geschaltete Wärmetauscher, der erste ein Vorwärmer und der zweite ein Verdampfer), wo die Wärme in der geothermischen Flüssigkeit auf das Arbeitsmedium übertragen wird, wodurch es zum Kochen kommt .Frühere Arbeitsflüssigkeiten in Niedertemperatur-Binäranlagen waren FCKW-Kältemittel (Typ Freon).Aktuelle Maschinen verwenden Kohlenwasserstoffe (Isobutan, Pentan usw.) oder HFC-Kältemittel, wobei die spezifische Flüssigkeit so ausgewählt wird, dass sie der Temperatur der geothermischen Ressource entspricht.
Abbildung 1. Binäres Geothermiekraftwerk
Der Arbeitsflüssigkeitsdampf wird zur Turbine geleitet, wo sein Energiegehalt in mechanische Energie umgewandelt und über die Welle an den Generator abgegeben wird.Der Dampf verlässt die Turbine und gelangt zum Kondensator, wo er wieder in eine Flüssigkeit umgewandelt wird.In den meisten Anlagen zirkuliert Kühlwasser zwischen dem Kondensator und einem Kühlturm, um diese Wärme an die Atmosphäre abzugeben.Eine Alternative besteht darin, sogenannte „Trockenkühler“ oder luftgekühlte Kondensatoren zu verwenden, die die Wärme direkt an die Luft abgeben, ohne dass Kühlwasser erforderlich ist.Durch diese Konstruktion entfällt im Wesentlichen der verbrauchende Wasserverbrauch der Anlage zur Kühlung.Trockenkühlung führt zu einer geringeren Anlageneffizienz, da sie bei höheren Temperaturen arbeitet (insbesondere in der wichtigen Sommersaison) als Kühltürme.Flüssiges Arbeitsmedium aus dem Kondensator wird von der Förderpumpe zurück zum Vorwärmer/Verdampfer mit höherem Druck gepumpt, um den Zyklus zu wiederholen.
Der binäre Kreislauf ist der Anlagentyp, der für geothermische Niedertemperaturanwendungen verwendet wird.Derzeit sind serienmäßige Binärgeräte in Modulen von 200 bis 1.000 kW erhältlich.
KRAFTWERKGRUNDLAGEN
Kraftwerkskomponenten
Der Prozess der Stromerzeugung aus einer geothermischen Niedertemperatur-Wärmequelle (oder aus Dampf in einem konventionellen Kraftwerk) umfasst einen Prozessingenieure, der als Rankine-Zyklus bezeichnet wird.In einem konventionellen Kraftwerk umfasst der Kreislauf, wie in Abbildung 1 dargestellt, einen Kessel, eine Turbine, einen Generator, einen Kondensator, eine Speisewasserpumpe, einen Kühlturm und eine Kühlwasserpumpe.Durch die Verbrennung eines Brennstoffs (Kohle, Öl, Gas oder Uran) wird im Kessel Dampf erzeugt.Der Dampf wird zur Turbine geleitet, wo bei der Expansion gegen die Turbinenschaufeln die Wärmeenergie im Dampf in mechanische Energie umgewandelt wird, die eine Drehung der Turbine bewirkt.Diese mechanische Bewegung wird über eine Welle auf den Generator übertragen, wo sie in elektrische Energie umgewandelt wird.Nach dem Durchgang durch die Turbine wird der Dampf im Kondensator des Kraftwerks wieder in flüssiges Wasser umgewandelt.Durch den Kondensationsprozess wird Wärme, die von der Turbine nicht genutzt wird, an das Kühlwasser abgegeben.Das Kühlwasser wird zum Kühlturm geleitet, wo die „Abwärme“ aus dem Kreislauf an die Atmosphäre abgegeben wird.Über die Speisepumpe wird Dampfkondensat zum Kessel gefördert, um den Vorgang zu wiederholen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Kraftwerk einfach ein Kreislauf ist, der die Umwandlung von Energie von einer Form in eine andere ermöglicht.Dabei wird die chemische Energie im Brennstoff in Wärme (im Kessel), dann in mechanische Energie (in der Turbine) und schließlich in elektrische Energie (im Generator) umgewandelt.Obwohl der Energiegehalt des Endprodukts Strom normalerweise in Wattstunden oder Kilowattstunden (1000 Wattstunden oder 1 kW-h) ausgedrückt wird, werden Berechnungen der Anlagenleistung häufig in BTU-Einheiten durchgeführt.Denken Sie daran, dass 1 Kilowattstunde dem Energieäquivalent von 3413 BTU entspricht.Eine der wichtigsten Erkenntnisse über ein Kraftwerk ist, wie viel Energieeinsatz (Brennstoff) erforderlich ist, um eine bestimmte elektrische Leistung zu erzeugen.
Unterwasser-Nabelschnur
Hauptfunktionen
Bereitstellung von hydraulischer Energie für Unterwasser-Steuerungssysteme, z. B. zum Öffnen/Schließen von Ventilen
Bereitstellung von Strom und Steuersignalen für Unterwasserkontrollsysteme
Liefern Sie Produktionschemikalien für die Unterwasserinjektion am Baum oder im Bohrloch
Liefern Sie Gas für den Gasliftbetrieb
Um diese Funktion zu erfüllen, kann eine Tiefwassernabelschnur enthalten sein
Chemische Injektionsrohre
Hydraulikversorgungsschläuche
Elektrische Steuersignalkabel
Elektrische Stromkabel
Glasfasersignal
Große Rohre für Gaslift
Eine Unterwasser-Versorgungsleitung ist eine Anordnung von Hydraulikschläuchen, die auch elektrische Kabel oder Glasfasern umfassen können und zur Steuerung von Unterwasserstrukturen von einer Offshore-Plattform oder einem schwimmenden Schiff aus verwendet werden.Es ist ein wesentlicher Bestandteil des Unterwasser-Produktionssystems, ohne das eine nachhaltige, wirtschaftliche Unterwasser-Erdölförderung nicht möglich ist.
Schlüsselkomponenten
Topside Umbilical Termination Assembly (TUTA)
Die Topside Umbilical Termination Assembly (TUTA) bildet die Schnittstelle zwischen der Hauptversorgungsleitung und der Topside-Steuerausrüstung.Bei der Einheit handelt es sich um ein freistehendes Gehäuse, das an einer Stelle neben der Versorgungsleitung in einer gefährlichen, exponierten Umgebung an Bord der Anlage auf der Oberseite angeschraubt oder angeschweißt werden kann.Diese Einheiten werden in der Regel im Hinblick auf Hydraulik, Pneumatik, Leistung, Signal, Glasfaser und Materialauswahl auf die Kundenanforderungen zugeschnitten.
Die TUTA umfasst in der Regel elektrische Anschlusskästen für die Strom- und Kommunikationskabel sowie Rohre, Manometer und Absperr- und Entlüftungsventile für die entsprechenden hydraulischen und chemischen Versorgungen.
(Unterwasser) Umbilical Termination Assembly (UTA)
UTA, das auf einem Schlammpolster sitzt, ist ein elektrohydraulisches Multiplexsystem, das den Anschluss vieler Unterwassersteuermodule an dieselben Kommunikations-, Elektro- und Hydraulikversorgungsleitungen ermöglicht.Das Ergebnis ist, dass viele Brunnen über eine Nabelschnur gesteuert werden können.Von der UTA aus werden die Verbindungen zu den einzelnen Bohrlöchern und SCMs mit Jumper-Baugruppen hergestellt.
Freiliegende Stahlleitungen (SFL)
Freiliegende Leitungen sorgen für elektrische/hydraulische/chemische Verbindungen vom UTA zu einzelnen Bäumen/Kontrollkapseln.Sie sind Teil des Unterwasser-Verteilungssystems, das Versorgungsfunktionen an die vorgesehenen Serviceziele verteilt.Sie werden typischerweise nach der Nabelschnur installiert und über ein ROV angeschlossen.
Nabelschnurmaterialien
Abhängig von der Art der Anwendung stehen typischerweise folgende Materialien zur Verfügung:
Thermoplast
Vorteile: Es ist günstig, schnell lieferbar und ermüdungsbeständig
Nachteile: Nicht für tiefes Wasser geeignet;Problem der chemischen Kompatibilität;Alterung usw.
Verzinkter Nitronic 19D Duplex-Edelstahl
Vorteile:
Geringere Kosten im Vergleich zu Super-Duplex-Edelstahl (SDSS)
Höhere Streckgrenze im Vergleich zu 316L
Interne Korrosionsbeständigkeit
Kompatibel für hydraulische und die meisten chemischen Injektionsanwendungen
Qualifiziert für dynamischen Service
Nachteile:
Äußerer Korrosionsschutz erforderlich – stranggepresstes Zink
Bedenken hinsichtlich der Zuverlässigkeit von Nahtschweißnähten in einigen Größen
Röhren sind schwerer und größer als gleichwertige SDSS-Röhren – Probleme beim Abhängen und bei der Installation
Edelstahl 316L
Vorteile:
Kostengünstig
Benötigt für kurze Zeit keinen oder nur einen geringen kathodischen Schutz
Geringe Streckgrenze
Mit Thermoplast konkurrenzfähig für Niederdruck- und Flachwasser-Raffhalter – günstiger für kurze Feldlebensdauer
Nachteile:
Nicht für den dynamischen Dienst qualifiziert
anfällig für Chloridlochfraß
Super-Duplex-Edelstahl (Äquivalent zur Lochfraßbeständigkeit – PRE >40)
Vorteile:
Hohe Festigkeit bedeutet kleinen Durchmesser und geringes Gewicht für die Installation und das Abhängen.
Hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion in Chloridumgebungen (Lochfraßwiderstandsäquivalent > 40) bedeutet, dass keine Beschichtung oder CP erforderlich ist.
Durch das Extrusionsverfahren entfallen schwer zu prüfende Schweißnähte.
Nachteile:
Die Bildung intermetallischer Phasen (Sigma) während der Herstellung und beim Schweißen muss kontrolliert werden.
Höchste Kosten und längste Lieferzeiten der für Nabelschläuche verwendeten Stähle
Verzinkter Kohlenstoffstahl (ZCCS)
Vorteile:
Niedrige Kosten im Vergleich zu SDSS
Qualifiziert für dynamischen Service
Nachteile:
Nahtgeschweißt
Geringere innere Korrosionsbeständigkeit als 19D
Schwer und großer Durchmesser im Vergleich zu SDSS
Inbetriebnahme der Nabelschnur
Neu installierte Versorgungsleitungen enthalten typischerweise Speicherflüssigkeiten.Die Speicherflüssigkeiten müssen von den vorgesehenen Produkten verdrängt werden, bevor diese für die Produktion genutzt werden können.Es muss auf mögliche Unverträglichkeitsprobleme geachtet werden, die zu Ausfällungen und zur Verstopfung der Nabelschläuche führen können.Wenn eine Unverträglichkeit zu erwarten ist, ist eine geeignete Pufferflüssigkeit erforderlich.Um beispielsweise eine Asphaltinhibitor-Linie in Betrieb zu nehmen, ist ein gemeinsames Lösungsmittel wie EGMBE erforderlich, um einen Puffer zwischen dem Asphalteninhibitor und der Lagerflüssigkeit bereitzustellen, da diese normalerweise inkompatibel sind.