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简单不粗暴 直接加热解决深水流动难题

【海洋油气】简单不粗暴  直接加热解决深水流动难题

全球最大电缆厂商Nexans将为西澳大利亚地区的OneSubsea和Woodside公司提供一条创新型脐带缆,全长达32公里,能够输送电力、信号,还可以用作油管以及其他方面。

来自 | E&P
编译 | 张德凯 影子

油气勘探与生产(E&P)正逐渐进入更深的海域,卫星遥测技术的快速发展及其在成熟油田中应用的日益频繁。可以预见,在未来几年,脐带缆在海上油气开发中将发挥更加重要的作用。

脐带缆提供了主控制单元与深水井的连接,既可以进行常规控制、动力输送,还具有化学药剂注入等强力辅助功能。

目前,脐带缆的长度一般从几公里到超过100公里,随着深水项目复杂性的增加,预计未来脐带缆的长度会超过200公里,甚至更长。开发商对脐带缆的要求非常高,在其安装和使用过程中,要同时具有多功能性、高稳定性,还要适应严苛的深水环境,所以,未来的脐带缆无疑是一种高科技产品。

此外,海上开发电气化的迅速发展也预示着脐带缆新时代的到来,在今后的应用中,脐带缆要以更低的液压动力来满足中、高电压的应用需求。

“这种趋势在业界已经出现了一段时间,但现在大家都在讨论即将实现的全电力控制模式,”Nexans的项目工程总监Jon Arne Hall说,“这将显著减少脐带缆中超级双相管的数量。”

流动保障

对开发商来说,开采深度不断增加就意味着深海回接管线变长,油气流动保障就成为了新的难题。特别是在深海,海底的低温高压环境会增加水合物和蜡形成几率,从而阻碍油气的流动。

Hall表示,“通过注入化学药剂阻止水合物和蜡的生成是一种常规方式,但从技术、经济和环境等角度考虑,这并不是一种最具经济效率的方法。”

随着业界对于提高作业效率的推进,平台空间的价值日益凸显,而化学药剂注入设备则会消耗大量成本。为了选择一种最为适用的流动保障替代方式,Nexans、Statoil与Sintef(挪威科技工业研究所)共同建立了联合工业项目(JIP)。JIP最终选择了直接电加热(DEH)方法,DEH技术成熟,在1998年就获得了使用认可。

Hall解释说:“DEH技术通过使用交流电(AC)加热油气流动管道,使其温度保持在水合物结晶点以上,从而阻止其形成。AC动力可以通过立管电缆,由顶部动力设备提供,在海床,该电缆与海底接线盒连接。该方法还具有另外一个优点,DEH立管电缆还可以同时传送具有其他功能的管线,例如信号/动力电缆或光纤等。海底接线盒与油气流动管道通过同轴电力输送电缆连接。”

在管道中,电缆外部导体与油气流动管线连接,而内导体连接到单芯背负式电缆,其与流动管线接触,覆盖整个流动管线长度并连接至远端。此时,油气流动管线就成为了系统中的主回路导体,在电流通过时,由其自身的电阻产生热量而加热。

在流动管线的任意一端,电流在管道与电缆之间传输,需要额外的牺牲阳极构成一个密封良好、低阻抗与海水连接的回路,即形成所谓的电流转移区。这意味着DEH管线是一个敞开系统,提高了应用安全性和稳定性。根据油气流动管线和加热系统的设计使用寿命期限,阳极使用前均需经过防腐保护和系统接地能力评价,确保应用安全。系统本身使用的交流电不会促进流动管线的内部腐蚀。

DEH应用潜力

在安装的10套DEH设备中,已经有9套投入了应用。第一套DEH设备安装于由Statoil开发的?sgard油田。油气输送管线最长的DEH系统安装于Tyrihans油田,油气流动管道直径18in,全长42km。此外,在Tyrihans完成安装的DEH系统还采用了Nexans的另外一项专利技术—光纤泄露监测技术。

Hall认为,按照当前深水油气开发的趋势,DEH系统的价值将日益凸显。

当意外停井发生时,DEH系统会快速响应,操作非常简单。此外,该系统不会对环境造成污染,每一套DEH系统都会根据客户需求进行单独设计。截至目前,DEH系统的背负式电缆最长应用记录达到了42km,Nexans有信心,也有先进的技术来满足未来深水项目开发的应用要求。

“我们的背负式电缆在水深1070m的应用已经通过了审批,我们会继续提高电缆应用深度极限。”

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