Producció de petroli en jaciments petroliers
Com funcionen les línies de control als pous?
Les línies de control permeten la transmissió de senyals, permeten l'adquisició de dades de fons i permeten el control i l'activació dels instruments de fons.
Els senyals de comandament i control es poden enviar des d'una ubicació de la superfície a l'eina de fons del pou.Les dades dels sensors de fons de pou es poden enviar als sistemes de superfície per a la seva avaluació o ús en determinades operacions de pou.
Les vàlvules de seguretat de fons de forat (DHSV) són vàlvules de seguretat subsuperficials controlades en superfície (SCSSV) accionades hidràulicament des d'un panell de control a la superfície.Quan s'aplica pressió hidràulica per una línia de control, la pressió obliga una màniga dins de la vàlvula a lliscar cap avall, obrint la vàlvula.En alliberar la pressió hidràulica, la vàlvula es tanca.
Les línies hidràuliques de fons de Meilong Tube s'utilitzen principalment com a conductes de comunicació per a dispositius de fons de forat operats hidràulicament en pous d'injecció de petroli, gas i aigua, on es requereix durabilitat i resistència a condicions extremes.Aquestes línies es poden configurar personalment per a una varietat d'aplicacions i components de fons de forat.
Tots els materials encapsulats són hidrolíticament estables i són compatibles amb tots els fluids típics de finalització de pous, inclòs el gas d'alta pressió.La selecció del material es basa en diversos criteris, com ara la temperatura del fons del forat, la duresa, la resistència a la tracció i la llàgrima, l'absorció d'aigua i la permeabilitat al gas, l'oxidació i la resistència a l'abrasió i química.
Les línies de control han patit un ampli desenvolupament, incloent proves d'aixafament i simulació de pous d'autoclau d'alta pressió.Les proves d'aixafament de laboratori han demostrat l'augment de la càrrega sota la qual els tubs encapsulats poden mantenir la integritat funcional, especialment quan s'utilitzen "fills de para-xocs" de filferro.
On s'utilitzen les línies de control?
★ Pous intel·ligents que requereixen la funcionalitat i els avantatges de gestió de dipòsits dels dispositius de control de flux remot a causa dels costos o riscos de les intervencions o de la incapacitat de suportar la infraestructura de superfície requerida en una ubicació remota.
★ Entorns terrestres, de plataforma o submarins.
Generació d'energia geotèrmica
Tipus de plantes
Bàsicament hi ha tres tipus de centrals geotèrmiques utilitzades per generar electricitat.El tipus de planta ve determinat principalment per la naturalesa del recurs geotèrmic del lloc.
L'anomenada central geotèrmica de vapor directe s'aplica quan el recurs geotèrmic produeix vapor directament del pou.El vapor, després de passar per separadors (que eliminen petites partícules de sorra i roca) s'alimenta a la turbina.Aquests van ser els primers tipus de plantes desenvolupades a Itàlia i als EUA. Malauradament, els recursos de vapor són els més rars de tots els recursos geotèrmics i existeixen només en alguns llocs del món.Òbviament, les plantes de vapor no s'aplicarien als recursos de baixa temperatura.
Les plantes de vapor flash s'utilitzen en els casos en què el recurs geotèrmic produeix aigua calenta a alta temperatura o una combinació de vapor i aigua calenta.El fluid del pou s'envia a un dipòsit de flaix on una part de l'aigua es dirigeix al vapor i es dirigeix a la turbina.L'aigua restant es dirigeix a l'eliminació (generalment injecció).Depenent de la temperatura del recurs, pot ser possible utilitzar dues etapes de tancs flash.En aquest cas, l'aigua separada al dipòsit de la primera etapa es dirigeix a un dipòsit de flash de la segona etapa on es separa més vapor (però a menor pressió).L'aigua restant del dipòsit de la segona etapa es dirigeix a l'eliminació.L'anomenada planta de doble flaix lliura vapor a dues pressions diferents a la turbina.De nou, aquest tipus de plantes no es poden aplicar a recursos de baixa temperatura.
El tercer tipus de central geotèrmica s'anomena planta binària.El nom deriva del fet que s'utilitza un segon fluid en un cicle tancat per fer funcionar la turbina en lloc de vapor geotèrmic.La figura 1 presenta un diagrama simplificat d'una planta geotèrmica de tipus binari.El fluid geotèrmic es fa passar per un intercanviador de calor anomenat caldera o vaporitzador (en algunes plantes, dos intercanviadors de calor en sèrie el primer un preescalfador i el segon un vaporitzador) on la calor del fluid geotèrmic es transfereix al fluid de treball fent que bulli. .Els fluids de treball anteriors a les plantes binàries de baixa temperatura eren refrigerants CFC (tipus freó).Les màquines actuals utilitzen hidrocarburs (isobutà, pentà, etc.) de refrigerants tipus HFC amb el fluid específic escollit per adaptar-se a la temperatura del recurs geotèrmic.
Figura 1. Central geotèrmica binària
El vapor del fluid de treball es fa passar a la turbina on el seu contingut energètic es converteix en energia mecànica i es lliura, a través de l'eix al generador.El vapor surt de la turbina cap al condensador on es torna a convertir en líquid.A la majoria de les plantes, l'aigua de refrigeració es fa circular entre el condensador i una torre de refrigeració per rebutjar aquesta calor a l'atmosfera.Una alternativa és utilitzar els anomenats "refrigeradors secs" o condensadors refrigerats per aire que rebutgen la calor directament a l'aire sense necessitat d'aigua de refrigeració.Aquest disseny elimina essencialment qualsevol ús consumiu d'aigua per part de la planta per a la refrigeració.La refrigeració en sec, perquè funciona a temperatures més elevades (especialment a la temporada d'estiu clau) que les torres de refrigeració, fa que la eficiència de la planta sigui menor.El fluid de treball líquid del condensador es bombeja de nou al preescalfador/vaporitzador de major pressió mitjançant la bomba d'alimentació per repetir el cicle.
El cicle binari és el tipus de planta que s'utilitzaria per a aplicacions geotèrmiques de baixa temperatura.Actualment, els equips binaris comercials estan disponibles en mòduls de 200 a 1.000 kW.
FONAMENTS DE LA CENTRAL ELÈCTRICA
Components de la central elèctrica
El procés de generació d'electricitat a partir d'una font de calor geotèrmica de baixa temperatura (o a partir del vapor d'una central elèctrica convencional) implica un procés que els enginyers es refereixen com a cicle Rankine.En una central elèctrica convencional, el cicle, tal com s'il·lustra a la figura 1, inclou una caldera, una turbina, un generador, un condensador, una bomba d'aigua d'alimentació, una torre de refrigeració i una bomba d'aigua de refrigeració.El vapor es genera a la caldera per la combustió d'un combustible (carbó, petroli, gas o urani).El vapor passa a la turbina on, en expandir-se contra les pales de la turbina, l'energia tèrmica del vapor es converteix en energia mecànica provocant la rotació de la turbina.Aquest moviment mecànic es transfereix, a través d'un eix al generador on es converteix en energia elèctrica.Després de passar per la turbina, el vapor es torna a convertir en aigua líquida al condensador de la central elèctrica.Mitjançant el procés de condensació, la calor no utilitzada per la turbina s'allibera a l'aigua de refrigeració.L'aigua de refrigeració es lliura a la torre de refrigeració on la "calor residual" del cicle és rebutjada a l'atmosfera.El condensat de vapor es lliura a la caldera per la bomba d'alimentació per repetir el procés.
En resum, una central elèctrica és simplement un cicle que facilita la conversió d'energia d'una forma a una altra.En aquest cas, l'energia química del combustible es converteix en calor (a la caldera), i després en energia mecànica (a la turbina) i finalment en energia elèctrica (al generador).Tot i que el contingut energètic del producte final, l'electricitat, normalment s'expressa en unitats de watts-hora o quilowatts-hora (1000 watts-hora o 1kW-hora), els càlculs del rendiment de la planta sovint es fan en unitats de BTU.És convenient recordar que 1 quilowatt-hora és l'equivalent energètic de 3413 BTU.Una de les determinacions més importants sobre una central elèctrica és quanta energia (combustible) es necessita per produir una sortida elèctrica determinada.
Umbilicals submarins
Funcions principals
Proporcioneu energia hidràulica als sistemes de control submarins, com ara obrir/tancar vàlvules
Proporcionar energia elèctrica i senyals de control als sistemes de control submarins
Entrega productes químics de producció per a la injecció submarina a l'arbre o al fons del forat
Subministrament de gas per a l'operació d'elevació de gas
Per oferir aquestes funcions, pot incloure un umbilical d'aigua profunda
Tubs d'injecció química
Tubs d'alimentació hidràulica
Cables de senyal de control elèctric
Cables d'energia elèctrica
Senyal de fibra òptica
Tubs grans per a elevació de gas
Un umbilical submarí és un conjunt de mànegues hidràuliques que també poden incloure cables elèctrics o fibres òptiques, utilitzats per controlar estructures submarines des d'una plataforma alta mar o un vaixell flotant.És una part essencial del sistema de producció submarina, sense la qual no és possible una producció econòmica sostinguda de petroli submarí.
Components clau
Conjunt de terminació umbilical superior (TUTA)
El conjunt de terminació umbilical superior (TUTA) proporciona la interfície entre l'equip de control umbilical principal i la part superior.La unitat és un recinte autònom que es pot cargolar o soldar en un lloc adjacent al penjoll umbilical en un entorn exposat perillós a bord de la instal·lació superior.Aquestes unitats solen estar fetes a mida segons els requisits del client amb vista a la selecció hidràulica, pneumàtica, potència, senyal, fibra òptica i material.
El TUTA sol incorporar caixes de connexió elèctriques per als cables d'energia elèctrica i de comunicació, així com tubs, manòmetres i vàlvules de bloqueig i purga per als subministraments hidràulics i químics adequats.
(Subsea) Conjunt de terminació umbilical (UTA)
UTA, assegut a la part superior d'un coixinet de fang, és un sistema electrohidràulic multiplexat que permet connectar molts mòduls de control submarins a les mateixes línies de comunicacions, subministrament elèctric i hidràulic.El resultat és que molts pous es poden controlar mitjançant un umbilical.Des de la UTA, les connexions als pous individuals i als SCM es fan amb conjunts de pont.
Cordes voladores d'acer (SFL)
Els cables voladors proporcionen connexions elèctriques/hidràuliques/químiques des de l'UTA a arbres individuals/beines de control.Formen part del sistema de distribució submarí que distribueix les funcionalitats umbilicals als seus objectius de servei previstos.Normalment s'instal·len després de l'umbilical i es connecten mitjançant ROV.
Materials umbilicals
Depenent dels tipus d'aplicació, normalment hi ha disponibles els materials següents:
Termoplàstic
Avantatges: és barat, lliurament ràpid i resistent a la fatiga
Contres: No apte per a aigües profundes;problema de compatibilitat química;envelliment, etc.
Acer inoxidable dúplex Nitronic 19D zincat
Avantatges:
Menor cost en comparació amb l'acer inoxidable súper dúplex (SDSS)
Major límit de rendiment en comparació amb 316L
Resistència a la corrosió interna
Compatible amb el servei d'injecció hidràulica i la majoria de productes químics
Capacitat per al servei dinàmic
Contres:
Es requereix protecció externa contra la corrosió: zinc extruït
Preocupacions sobre la fiabilitat de les soldadures de costura en algunes mides
Els tubs són més pesats i més grans que els SDSS equivalents: preocupacions de penjar i instal·lar
Acer inoxidable 316L
Avantatges:
Baix cost
Necessita poca o cap protecció catòdica durant una durada curta
Baixa força de fluència
Competitiu amb el termoplàstic per a lligaments de baixa pressió i aigües poc profundes, més barats per a una vida útil curta al camp
Contres:
No qualificat per al servei dinàmic
susceptible a la perforació de clorur
Acer inoxidable súper dúplex (equivalent a la resistència a la perforació - PRE >40)
Avantatges:
Alta resistència significa diàmetre petit, pes lleuger per a la instal·lació i penjar.
L'elevada resistència a la fissuració per corrosió per tensió en entorns de clorur (equivalent a la resistència a la perforació > 40) significa que no es requereix cap recobriment ni CP.
El procés d'extrusió significa que no hi ha soldadures de costura difícils d'inspeccionar.
Contres:
S'ha de controlar la formació de fases intermetàl·liques (sigma) durant la fabricació i la soldadura.
Cost més alt i terminis de lliurament més llargs dels acers utilitzats per als tubs umbilicals
Acer al carboni recobert de zinc (ZCCS)
Avantatges:
Baix cost en relació amb SDSS
Capacitat per al servei dinàmic
Contres:
Costura soldada
Menys resistència a la corrosió interna que 19D
Diàmetre pesat i gran en comparació amb SDSS
Posada en servei umbilical
Els umbilicals de nova instal·lació solen tenir fluids d'emmagatzematge.Els fluids d'emmagatzematge han de ser desplaçats pels productes previstos abans d'utilitzar-los per a la producció.S'ha de tenir cura de detectar possibles problemes d'incompatibilitat que poden provocar precipitats i fer que els tubs umbilicals s'obtinguin.Si s'espera una incompatibilitat, cal un líquid tampó adequat.Per exemple, per posar en marxa una línia d'inhibidor d'asfaltè, es necessita un dissolvent mutu com EGMBE per proporcionar un amortidor entre l'inhibidor d'asfaltè i el fluid d'emmagatzematge, ja que normalment són incompatibles.