إنتاج النفط في حقول النفط
كيف تعمل خطوط التحكم في الآبار؟
تتيح خطوط التحكم نقل الإشارات ، وتسمح بالحصول على بيانات قاع البئر ، وتسمح بالتحكم في أدوات قاع البئر وتنشيطها.
يمكن إرسال إشارات القيادة والتحكم من موقع على السطح إلى أداة قاع البئر في حفرة البئر.يمكن إرسال البيانات من مستشعرات قاع البئر إلى أنظمة السطح للتقييم أو استخدامها في بعض عمليات الآبار.
صمامات أمان قاع البئر (DHSVs) عبارة عن صمامات أمان تحت السطح يتم التحكم فيها على السطح ويتم تشغيلها هيدروليكيًا من لوحة تحكم على السطح.عندما يتم تطبيق الضغط الهيدروليكي أسفل خط التحكم ، فإن الضغط يجبر الكم الموجود داخل الصمام على الانزلاق لأسفل ، مما يؤدي إلى فتح الصمام.عند تحرير الضغط الهيدروليكي ، يتم إغلاق الصمام.
تُستخدم الخطوط الهيدروليكية لأسفل البئر في Meilong Tube بشكل أساسي كقنوات اتصال للأجهزة التي تعمل هيدروليكيًا في قاع البئر في آبار النفط والغاز وحقن المياه ، حيث تتطلب المتانة والمقاومة للظروف القاسية.يمكن تكوين هذه الخطوط بشكل مخصص لمجموعة متنوعة من التطبيقات ومكونات قاع البئر.
جميع المواد المغلفة مستقرة مائيًا ومتوافقة مع جميع سوائل إكمال البئر النموذجية ، بما في ذلك الغاز عالي الضغط.يعتمد اختيار المواد على معايير مختلفة ، بما في ذلك درجة حرارة قاع البئر والصلابة وقوة الشد والتمزق وامتصاص الماء ونفاذية الغاز والأكسدة والتآكل والمقاومة الكيميائية.
لقد خضعت خطوط التحكم إلى تطوير شامل ، بما في ذلك اختبار السحق ومحاكاة بئر الأوتوكلاف عالي الضغط.أظهرت اختبارات السحق المعملية زيادة التحميل الذي يمكن أن تحافظ الأنابيب المغلفة تحته على السلامة الوظيفية ، خاصةً عند استخدام "أسلاك ممتصة للصدمات" ذات حبال سلكية.
أين تستخدم خطوط التحكم؟
★ الآبار الذكية التي تتطلب وظائف ومزايا إدارة الخزان لأجهزة التحكم في التدفق عن بعد بسبب تكاليف أو مخاطر التدخلات أو عدم القدرة على دعم البنية التحتية السطحية المطلوبة في مكان بعيد.
★ بيئات الأرض أو النظام الأساسي أو تحت سطح البحر.
توليد الطاقة الحرارية الجوفية
أنواع النباتات
هناك ثلاثة أنواع أساسية من محطات الطاقة الحرارية الأرضية المستخدمة لتوليد الكهرباء.يتم تحديد نوع النبات بشكل أساسي من خلال طبيعة مورد الطاقة الحرارية الأرضية في الموقع.
يتم تطبيق ما يسمى بمحطة الطاقة الحرارية الأرضية بالبخار المباشر عندما ينتج مورد الطاقة الحرارية الأرضية البخار مباشرة من البئر.يتم تغذية البخار ، بعد المرور عبر الفواصل (التي تزيل جزيئات الرمل والصخور الصغيرة) في التوربين.كانت هذه أقدم أنواع النباتات التي تم تطويرها في إيطاليا والولايات المتحدة لسوء الحظ ، تعد موارد البخار من أندر موارد الطاقة الحرارية الأرضية ولا توجد إلا في أماكن قليلة في العالم.من الواضح أن محطات البخار لن يتم استخدامها في الموارد ذات درجات الحرارة المنخفضة.
يتم استخدام محطات البخار السريع في الحالات التي ينتج فيها مورد الطاقة الحرارية الأرضية ماءً ساخنًا بدرجة حرارة عالية أو مزيجًا من البخار والماء الساخن.يتم تسليم السائل من البئر إلى خزان وميض حيث يومض جزء من الماء إلى بخار ويتم توجيهه إلى التوربين.يتم توجيه المياه المتبقية للتخلص منها (عادة الحقن).اعتمادًا على درجة حرارة المورد ، قد يكون من الممكن استخدام مرحلتين من خزانات الفلاش.في هذه الحالة ، يتم توجيه الماء المفصول في خزان المرحلة الأولى إلى خزان وميض المرحلة الثانية حيث يتم فصل المزيد من البخار (لكن الضغط المنخفض).يتم بعد ذلك توجيه المياه المتبقية من خزان المرحلة الثانية للتخلص منها.يسلم ما يسمى بمحطة الفلاش المزدوج البخار عند ضغطين مختلفين إلى التوربين.مرة أخرى ، لا يمكن تطبيق هذا النوع من النباتات على الموارد ذات درجات الحرارة المنخفضة.
النوع الثالث من محطات الطاقة الحرارية الأرضية يسمى المحطة الثنائية.الاسم مشتق من حقيقة أن مائعًا ثانيًا في دورة مغلقة يستخدم لتشغيل التوربين بدلاً من بخار الطاقة الحرارية الأرضية.يقدم الشكل 1 مخططًا مبسطًا لمحطة طاقة حرارة أرضية من النوع الثنائي.يتم تمرير السائل الحراري الأرضي من خلال مبادل حراري يسمى المرجل أو المبخر (في بعض النباتات ، يوجد مبادلان حراريان على التوالي ، الأول جهاز تسخين مسبق والثاني مبخر) حيث يتم نقل الحرارة في السائل الحراري الأرضي إلى سائل العمل مما يؤدي إلى غليانه .سوائل العمل السابقة في المحطات الثنائية ذات درجة الحرارة المنخفضة كانت مبردات CFC (نوع الفريون).تستخدم الآلات الحالية الهيدروكربونات (أيزوبيوتان ، البنتان ، إلخ) من المبردات من نوع مركبات الكربون الهيدروفلورية مع السائل المحدد الذي تم اختياره لمطابقة درجة حرارة موارد الطاقة الحرارية الأرضية.
الشكل 1. محطة ثنائية لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية
يتم تمرير بخار سائل العمل إلى التوربين حيث يتم تحويل محتواه من الطاقة إلى طاقة ميكانيكية ويتم توصيله عبر العمود إلى المولد.يخرج البخار من التوربين إلى المكثف حيث يتم تحويله مرة أخرى إلى سائل.في معظم المحطات ، يتم تدوير مياه التبريد بين المكثف وبرج التبريد لطرد هذه الحرارة إلى الغلاف الجوي.البديل هو استخدام ما يسمى "مبردات جافة" أو مكثفات مبردة بالهواء والتي ترفض الحرارة مباشرة إلى الهواء دون الحاجة إلى مياه التبريد.هذا التصميم يلغي بشكل أساسي أي استخدام استهلاكي للمياه من قبل المحطة للتبريد.التبريد الجاف ، لأنه يعمل في درجات حرارة أعلى (خاصة في موسم الصيف الرئيسي) من أبراج التبريد ، يؤدي إلى انخفاض كفاءة المحطة.يتم ضخ سائل العمل السائل من المكثف إلى جهاز التسخين / المبخر ذو الضغط العالي بواسطة مضخة التغذية لتكرار الدورة.
الدورة الثنائية هي نوع النبات الذي يمكن استخدامه لتطبيقات الطاقة الحرارية الأرضية ذات درجات الحرارة المنخفضة.حاليًا ، تتوفر المعدات الثنائية الجاهزة في وحدات تتراوح من 200 إلى 1000 كيلو واط.
أساسيات مصنع الطاقة
مكونات محطة توليد الكهرباء
تتضمن عملية توليد الكهرباء من مصدر حراري أرضي منخفض الحرارة (أو من البخار في محطة طاقة تقليدية) مهندس معالجة يشار إليه بدورة رانكين.في محطة توليد الطاقة التقليدية ، تشتمل الدورة ، كما هو موضح في الشكل 1 ، على غلاية وتوربين ومولد ومكثف ومضخة تغذية وبرج تبريد ومضخة مياه تبريد.يتولد البخار في الغلاية عن طريق حرق الوقود (الفحم أو الزيت أو الغاز أو اليورانيوم).يتم تمرير البخار إلى التوربين ، حيث يتم تحويل الطاقة الحرارية في البخار إلى طاقة ميكانيكية ، مما يؤدي إلى دوران التوربين ، عند التمدد مقابل ريش التوربين.يتم نقل هذه الحركة الميكانيكية ، من خلال عمود إلى المولد حيث يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية.بعد المرور عبر التوربين ، يتم تحويل البخار مرة أخرى إلى ماء سائل في مكثف محطة الطاقة.من خلال عملية التكثيف ، يتم إطلاق الحرارة غير المستخدمة بواسطة التوربين إلى مياه التبريد.يتم توصيل مياه التبريد إلى برج التبريد حيث يتم التخلص من "الحرارة الضائعة" من الدورة إلى الغلاف الجوي.يتم توصيل البخار المتكثف إلى الغلاية بواسطة مضخة التغذية لتكرار العملية.
باختصار ، محطة الطاقة هي ببساطة دورة تسهل تحويل الطاقة من شكل إلى آخر.في هذه الحالة ، يتم تحويل الطاقة الكيميائية في الوقود إلى حرارة (في المرجل) ، ثم إلى طاقة ميكانيكية (في التوربين) وأخيراً إلى طاقة كهربائية (في المولد).على الرغم من أن محتوى الطاقة للمنتج النهائي ، الكهرباء ، يتم التعبير عنه عادةً بوحدات واط / ساعة أو كيلو واط / ساعة (1000 واط / ساعة أو 1 كيلو واط / ساعة) ، غالبًا ما يتم إجراء حسابات أداء المصنع بوحدات BTU.من الملائم أن نتذكر أن 1 كيلو وات / ساعة تعادل طاقة 3413 وحدة حرارية بريطانية.أحد أهم التحديدات حول محطة توليد الكهرباء هو مقدار مدخلات الطاقة (الوقود) المطلوبة لإنتاج ناتج كهربائي معين.
السرة تحت سطح البحر
وظائف رئيسيه
توفير الطاقة الهيدروليكية لأنظمة التحكم تحت سطح البحر ، مثل فتح / إغلاق الصمامات
توفير الطاقة الكهربائية وإشارات التحكم لأنظمة التحكم تحت سطح البحر
تسليم المواد الكيميائية للإنتاج للحقن تحت سطح البحر في الشجرة أو في قاع البئر
توصيل الغاز لعملية الرفع بالغاز
لتقديم هذه الوظيفة ، يمكن أن يشمل السرة في المياه العميقة
أنابيب الحقن الكيميائي
أنابيب الإمداد الهيدروليكي
كابلات إشارة التحكم الكهربائية
كابلات الكهرباء
إشارة الألياف البصرية
أنابيب كبيرة لرفع الغاز
السرة تحت سطح البحر عبارة عن مجموعة من الخراطيم الهيدروليكية التي يمكن أن تشمل أيضًا الكابلات الكهربائية أو الألياف البصرية ، والتي تستخدم للتحكم في الهياكل تحت سطح البحر من منصة بحرية أو وعاء عائم.إنه جزء أساسي من نظام الإنتاج تحت سطح البحر ، والذي بدونه لا يمكن إنتاج البترول الاقتصادي المستدام تحت سطح البحر.
المكونات الرئيسية
الجمعية الإنهاء السري العلوي (TUTA)
توفر مجموعة الإنهاء السري للجانب العلوي (TUTA) الواجهة بين السرة الرئيسية ومعدات التحكم في الجانب العلوي.الوحدة عبارة عن حاوية قائمة بذاتها يمكن تثبيتها أو لحامها في مكان مجاور للتعليق السري في بيئة معرضة للخطر على متن المرفق العلوي.عادة ما تكون هذه الوحدات مصممة خصيصًا لمتطلبات العملاء بهدف اختيار المواد الهيدروليكية والهوائية والطاقة والإشارة والألياف الضوئية والمواد.
يشتمل TUTA عادةً على صناديق التوصيل الكهربائية لكابلات الطاقة والاتصالات ، بالإضافة إلى عمل الأنابيب والمقاييس وصمامات الكتل والنزيف للإمدادات الهيدروليكية والكيميائية المناسبة.
(تحت سطح البحر) الجمعية الإنهاء السري (UTA)
UTA ، الموجود أعلى وسادة الطين ، هو نظام كهربائي هيدروليكي متعدد الصفحات يسمح بتوصيل العديد من وحدات التحكم تحت سطح البحر بنفس الاتصالات وخطوط الإمداد الكهربائية والهيدروليكية.والنتيجة هي أنه يمكن التحكم في العديد من الآبار عبر سرة واحدة.من UTA ، يتم إجراء التوصيلات إلى الآبار الفردية و SCM باستخدام تجميعات العبور.
الرصاص الصلب الطائر (SFL)
توفر الخيوط الطائرة توصيلات كهربائية / هيدروليكية / كيميائية من UTA إلى الأشجار الفردية / كبسولات التحكم.إنها جزء من نظام التوزيع تحت سطح البحر الذي يوزع الوظائف السرية على أهداف الخدمة المقصودة.يتم تثبيتها عادةً بعد السرة وتوصيلها بواسطة ROV.
المواد السرية
اعتمادًا على أنواع التطبيق ، تتوفر عادةً المواد التالية:
لدن بالحرارة
الإيجابيات: إنه رخيص وسريع التوصيل ومقاوم للإجهاد
السلبيات: غير مناسب للمياه العميقة ؛مشكلة التوافق الكيميائيالشيخوخة ، إلخ.
مطلية بالزنك نيترونيك 19D على الوجهين من الفولاذ المقاوم للصدأ
الايجابيات:
تكلفة أقل مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين الفائق (SDSS)
مقاومة خضوع أعلى مقارنة بـ 316 لتر
مقاومة التآكل الداخلي
متوافق مع خدمة الحقن الهيدروليكي ومعظم المواد الكيميائية
مؤهل للخدمة الديناميكية
سلبيات:
الحماية من التآكل الخارجي مطلوبة - الزنك المبثوق
مخاوف بشأن موثوقية اللحامات في بعض الأحجام
الأنابيب أثقل وأكبر من SDSS المكافئ - مخاوف تتعلق بالتعليق والتركيب
الفولاذ المقاوم للصدأ 316 لتر
الايجابيات:
تكلفة منخفضة
يحتاج إلى حماية كاثودية قليلة أو معدومة لفترة قصيرة
قوة الخضوع المنخفضة
تنافسي مع اللدائن الحرارية للضغط المنخفض ، ورباط خلفي للمياه الضحلة - أرخص لحياة ميدانية قصيرة
سلبيات:
غير مؤهل للخدمة الديناميكية
تأليب الكلوريد
الفولاذ المقاوم للصدأ سوبر دوبلكس (مكافئ مقاومة التنقر - PRE> 40)
الايجابيات:
القوة العالية تعني قطرًا صغيرًا وخفيف الوزن للتثبيت والتعليق.
المقاومة العالية للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي في بيئات الكلوريد (مقاومة التنقر المكافئة> 40) تعني عدم الحاجة إلى طلاء أو CP.
تعني عملية البثق عدم وجود صعوبة في فحص اللحامات الدائرية.
سلبيات:
يجب التحكم في تشكيل الطور بين المعادن (سيغما) أثناء التصنيع واللحام.
أعلى تكلفة ، وأطول مهل زمنية للفولاذ المستخدم في الأنابيب السرية
الفولاذ الكربوني المطلي بالزنك (ZCCS)
الايجابيات:
تكلفة منخفضة مقارنة بـ SDSS
مؤهل للخدمة الديناميكية
سلبيات:
ملحومة التماس
أقل مقاومة للتآكل الداخلي من 19 د
قطر ثقيل وكبير مقارنة بـ SDSS
التكليف السري
عادة ما تحتوي السرة المثبتة حديثًا على سوائل تخزين فيها.يجب استبدال سوائل التخزين بالمنتجات المقصودة قبل استخدامها في الإنتاج.يجب توخي الحذر للبحث عن مشاكل عدم التوافق المحتملة التي يمكن أن تؤدي إلى رواسب وتتسبب في انسداد الأنابيب السرية.مطلوب سائل عازلة مناسب إذا كان من المتوقع عدم التوافق.على سبيل المثال ، لتشغيل خط مثبط الأسفلتين ، هناك حاجة إلى مذيب متبادل مثل EGMBE لتوفير حاجز بين مثبط الأسفلتين وسائل التخزين حيث أنهما غير متوافقين عادةً.