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保障油气输送 技术革新刻不容缓

保障油气输送 技术革新刻不容缓

油气输送直接决定着油气开采效率和开发商的经济效益,各油气服务商都在油气输送技术方面下足了功夫,新技术可谓层出不穷。

来自 | E&P
编译 | 周诗雨 惊蛰

对于油气生产而言,如何确保石油天然气顺利通过又长又复杂的管道,是非常重要的问题。油气输送过程中会产生阻碍流动的杂质,包括水合物、石蜡、水垢和沥青质等,这些阻碍物对油气开采、输送以及各种生产设施都会造成损害。

这一问题在于陆地和海上的油气田开发中都非常常见。在陆上,流动问题解决较为容易。海上的流动保障则要复杂一些,干预作业成本会随着距离海岸线的距离以及管线的长度和深度而增加。温度也是一个问题。在深水处,温度通常接近或低于4.5℃。

许多公司都在投资开发改善流量保障的方法,比如应对低温环境的绝缘管道或电加热线等技术方法,或者通过引入化学剂控蜡、抗凝聚剂控水合物防止堵塞等。

流动保障

疏通堵塞有多种方法。在改变流量后,可以安装专门设计的清洗器,清除阻碍流动的沉积物,帮助提高产量。还可以对管道进行加热,加热后的流体可以在管道中循环,或者将连续油管(CT)通过地面润滑器插入管道,将乙二醇或甲醇等抑制剂输送至堵塞处。

几年前FM技术服务公司在海洋技术会议上发表的一篇论文,对30种流动保障解决方案进行了验证和评估,并将其分为五类。在“热解决方案”中,作者讨论了绝热、直接加热,电加热和相变材料。“化学药剂”解决方案分类下共讨论了九种,从热力学水合物抑制剂、低剂量水合物抑制剂到消泡剂、H2S清除剂和减阻剂,以及“作业溶液”,例如清管、冲洗、减压和气体清扫。文章还对近十二种“硬件解决方案”进行了“评估”,包括海底分离、增压、压缩和冷却以及声波出砂漏油探测器、除砂器和CT牵引器。

管道硬件

Warrior Energy供应一种名为CoilTac的CT推进器工具,可以用于内径(ID)为3in或更大尺寸管道清洗作业。已实现的实际推进距离超过1219米。推进器可以移除全管径范围内的石蜡、水合物段塞、沥青、水垢等。作业范围包括升降船、深水船、平台或陆地。在对推进器施加推进力,使其沿管道移动时,系统还能在推进器前方进行喷射。

同时,当工具向前推进和进行前端喷射时,还会将解堵化学剂直接作用到管道阻塞处,这样使得该推进器系统比传统CT工具的清洗距离更长。当工具沿管道进行推进时,还会不断发送数据,给当前状况生成快照。Warrior公司认为,有了该技术后,可以扩大海底回接管道的范围,从而可能影响到未来的管道建设设计。

GATE能源公司的eelReel是另一款解决堵塞问题的CT清洗工具,包括水合物、水垢、石蜡和沥青质,以及作业前压裂、提产、管线废弃和被卡清洗器回收。该工具配合CT使用,通过采油树上方的注入头放置到管线中去的。

动力流体(例如,产出的油、柴油、化学品或水)通过筛网进入工具,推动工具在管线中移动。高压喷射器会对动力流体进行分流,去除碎屑。碎屑通过刀片进入工具中,并通过CT提取到地面。GATE公司表示,eel-Reel喷气器能够将管线清洗至原始的管道内径大小。

科学与艺术

油气行业是一个数据驱动的行业,行业开始利用各种建模软件,对可能影响油气流动的一系列参数进行评估。油田服务公司不再是局限于提供独立的解决方案,而是开始研发能够利用各个区块数据的系统,来模拟碳氢化合物流量,确定可能发生阻塞的位置,并提供一系列恢复流量的解决方案。流动保障管理已经成为一门科学和艺术,它要考虑压力和温度曲线,并基于大量数据来模拟整个生产系统中的碳氢化合物流动。

工程师们在实验室对生产中面临的难题进行了模拟,将水合物、石蜡、沥青质、乳液、水垢和腐蚀物质放在一个系统背景下进行研究。使用流体流动软件包,工程师可以对各种系统的热动力学行为进行评估,优选解决方案。

作为一家流体流量测试公司,Assured Flow Solutions致力于解决某些特定作业情况下发生的多相流问题。有了上述信息,工程师就可以整合油藏、流线/管道、立管、设施、材料和操作限制,形成一套完整的流量管理系统。

掌握越多的数据,就意味着能产生更佳的现场设计,改善流体流动系统,这一点至关重要。因此我们也就不难理解,许多公司将建模作为认识流动保障问题的基础,并以此来提出解决方案。

斯伦贝谢的PIPESIM软件就是其中之一。该软件是一个稳态多相流模拟器,包含了前端系统设计和生产作业的相关流程模拟。PIPESIM模拟器通常用于需要识别更详细的瞬态模拟的情况,例如关井、启动、加速、段塞、水合物动力学和井筒清理等。在其中的OLGA多相流模拟器还能进行高级模拟,该模拟器可完成多种关键的流动作业模拟,包括液体处理、定型分离器和段塞捕获器、固体物质管理和应急计划中清管建模。通过识别易产生段塞、腐蚀和固体沉淀的区域,工程师们能够根据特定的流动问题,提出有针对性的解决方案。

被哈里伯顿称为“集成流量优化服务”的SureStream,也是一款应用范围广泛的流量保证解决方案。通过SureStream,工程师可以对影响生产液流自由流动的各种参数进行分析和评估,并提供一系列化学、机械和热清洁方案,以及维护管理支持。

贝克休斯是利用FORSA流动保障化学品解决方案,来保障流动的。贝克休斯使用的是他们称之为“全系统解决进程”的方法,通过对从油藏到井口到地面储罐的现场条件进行分析,识别出流动的问题,并制定出最佳的缓解方案。在确定潜在的危害后,贝克休斯的工程师们可以提供包括水垢缓解、石蜡控制、沥青质处理和抑制水合物在内的各种可选解决方案。

展望未来

当油气流量减少后会引发很多危险。不仅产量受限,影响盈利,还会导致设备受损或损坏,从而威胁到整个作业的环境完整性。

由于油公司非常关注安全性的提高,并希望最大限度地减少海上生产足迹,因此更长的回接管道和更多的海底系统将成为常态。我们也将会掌握更多的实时生产数据。而工程师们也将会利用自己的创造力,深挖这些信息的价值,从而找到更好的方法来实现更出色的流动保障工作。

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