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保障油氣輸送 技術革新刻不容緩

保障油氣輸送 技術革新刻不容緩

油氣輸送直接決定著油氣開采效率和開發商的經濟效益,各油氣服務商都在油氣輸送技術方面下足了功夫,新技術可謂層出不窮。

來自 |?E&P
編譯 |?周詩雨 驚蟄

對于油氣生產而言,如何確保石油天然氣順利通過又長又復雜的管道,是非常重要的問題。油氣輸送過程中會產生阻礙流動的雜質,包括水合物、石蠟、水垢和瀝青質等,這些阻礙物對油氣開采、輸送以及各種生產設施都會造成損害。

這一問題在于陸地和海上的油氣田開發中都非常常見。在陸上,流動問題解決較為容易。海上的流動保障則要復雜一些,干預作業成本會隨著距離海岸線的距離以及管線的長度和深度而增加。溫度也是一個問題。在深水處,溫度通常接近或低于4.5℃。

許多公司都在投資開發改善流量保障的方法,比如應對低溫環境的絕緣管道或電加熱線等技術方法,或者通過引入化學劑控蠟、抗凝聚劑控水合物防止堵塞等。

流動保障

疏通堵塞有多種方法。在改變流量后,可以安裝專門設計的清洗器,清除阻礙流動的沉積物,幫助提高產量。還可以對管道進行加熱,加熱后的流體可以在管道中循環,或者將連續油管(CT)通過地面潤滑器插入管道,將乙二醇或甲醇等抑制劑輸送至堵塞處。

幾年前FM技術服務公司在海洋技術會議上發表的一篇論文,對30種流動保障解決方案進行了驗證和評估,并將其分為五類。在“熱解決方案”中,作者討論了絕熱、直接加熱,電加熱和相變材料?!盎瘜W藥劑”解決方案分類下共討論了九種,從熱力學水合物抑制劑、低劑量水合物抑制劑到消泡劑、H2S清除劑和減阻劑,以及“作業溶液”,例如清管、沖洗、減壓和氣體清掃。文章還對近十二種“硬件解決方案”進行了“評估”,包括海底分離、增壓、壓縮和冷卻以及聲波出砂漏油探測器、除砂器和CT牽引器。

管道硬件

Warrior Energy供應一種名為CoilTac的CT推進器工具,可以用于內徑(ID)為3in或更大尺寸管道清洗作業。已實現的實際推進距離超過1219米。推進器可以移除全管徑范圍內的石蠟、水合物段塞、瀝青、水垢等。作業范圍包括升降船、深水船、平臺或陸地。在對推進器施加推進力,使其沿管道移動時,系統還能在推進器前方進行噴射。

同時,當工具向前推進和進行前端噴射時,還會將解堵化學劑直接作用到管道阻塞處,這樣使得該推進器系統比傳統CT工具的清洗距離更長。當工具沿管道進行推進時,還會不斷發送數據,給當前狀況生成快照。Warrior公司認為,有了該技術后,可以擴大海底回接管道的范圍,從而可能影響到未來的管道建設設計。

GATE能源公司的eelReel是另一款解決堵塞問題的CT清洗工具,包括水合物、水垢、石蠟和瀝青質,以及作業前壓裂、提產、管線廢棄和被卡清洗器回收。該工具配合CT使用,通過采油樹上方的注入頭放置到管線中去的。

動力流體(例如,產出的油、柴油、化學品或水)通過篩網進入工具,推動工具在管線中移動。高壓噴射器會對動力流體進行分流,去除碎屑。碎屑通過刀片進入工具中,并通過CT提取到地面。GATE公司表示,eel-Reel噴氣器能夠將管線清洗至原始的管道內徑大小。

科學與藝術

油氣行業是一個數據驅動的行業,行業開始利用各種建模軟件,對可能影響油氣流動的一系列參數進行評估。油田服務公司不再是局限于提供獨立的解決方案,而是開始研發能夠利用各個區塊數據的系統,來模擬碳氫化合物流量,確定可能發生阻塞的位置,并提供一系列恢復流量的解決方案。流動保障管理已經成為一門科學和藝術,它要考慮壓力和溫度曲線,并基于大量數據來模擬整個生產系統中的碳氫化合物流動。

工程師們在實驗室對生產中面臨的難題進行了模擬,將水合物、石蠟、瀝青質、乳液、水垢和腐蝕物質放在一個系統背景下進行研究。使用流體流動軟件包,工程師可以對各種系統的熱動力學行為進行評估,優選解決方案。

作為一家流體流量測試公司,Assured Flow Solutions致力于解決某些特定作業情況下發生的多相流問題。有了上述信息,工程師就可以整合油藏、流線/管道、立管、設施、材料和操作限制,形成一套完整的流量管理系統。

掌握越多的數據,就意味著能產生更佳的現場設計,改善流體流動系統,這一點至關重要。因此我們也就不難理解,許多公司將建模作為認識流動保障問題的基礎,并以此來提出解決方案。

斯倫貝謝的PIPESIM軟件就是其中之一。該軟件是一個穩態多相流模擬器,包含了前端系統設計和生產作業的相關流程模擬。PIPESIM模擬器通常用于需要識別更詳細的瞬態模擬的情況,例如關井、啟動、加速、段塞、水合物動力學和井筒清理等。在其中的OLGA多相流模擬器還能進行高級模擬,該模擬器可完成多種關鍵的流動作業模擬,包括液體處理、定型分離器和段塞捕獲器、固體物質管理和應急計劃中清管建模。通過識別易產生段塞、腐蝕和固體沉淀的區域,工程師們能夠根據特定的流動問題,提出有針對性的解決方案。

被哈里伯頓稱為“集成流量優化服務”的SureStream,也是一款應用范圍廣泛的流量保證解決方案。通過SureStream,工程師可以對影響生產液流自由流動的各種參數進行分析和評估,并提供一系列化學、機械和熱清潔方案,以及維護管理支持。

貝克休斯是利用FORSA流動保障化學品解決方案,來保障流動的。貝克休斯使用的是他們稱之為“全系統解決進程”的方法,通過對從油藏到井口到地面儲罐的現場條件進行分析,識別出流動的問題,并制定出最佳的緩解方案。在確定潛在的危害后,貝克休斯的工程師們可以提供包括水垢緩解、石蠟控制、瀝青質處理和抑制水合物在內的各種可選解決方案。

展望未來

當油氣流量減少后會引發很多危險。不僅產量受限,影響盈利,還會導致設備受損或損壞,從而威脅到整個作業的環境完整性。

由于油公司非常關注安全性的提高,并希望最大限度地減少海上生產足跡,因此更長的回接管道和更多的海底系統將成為常態。我們也將會掌握更多的實時生產數據。而工程師們也將會利用自己的創造力,深挖這些信息的價值,從而找到更好的方法來實現更出色的流動保障工作。

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