Produzione di petrolio nei giacimenti petroliferi
Come funzionano le linee di controllo nei pozzi?
Le linee di controllo consentono la trasmissione di segnali, consentono l'acquisizione dei dati di fondo pozzo e consentono il controllo e l'attivazione degli strumenti di fondo pozzo.
I segnali di comando e controllo possono essere inviati da una posizione in superficie allo strumento di fondo pozzo nel pozzo.I dati dei sensori di fondo pozzo possono essere inviati ai sistemi di superficie per la valutazione o l'uso in determinate operazioni di pozzo.
Le valvole di sicurezza di fondo pozzo (DHSV) sono valvole di sicurezza subacquee controllate in superficie (SCSSV) azionate idraulicamente da un pannello di controllo in superficie.Quando la pressione idraulica viene applicata lungo una linea di controllo, la pressione costringe un manicotto all'interno della valvola a scorrere verso il basso, aprendo la valvola.Al rilascio della pressione idraulica, la valvola si chiude.
Le linee idrauliche di fondo pozzo di Meilong Tube sono utilizzate principalmente come condotti di comunicazione per dispositivi di fondo pozzo ad azionamento idraulico nei pozzi di iniezione di petrolio, gas e acqua, dove sono richieste durata e resistenza a condizioni estreme.Queste linee possono essere configurate su misura per una varietà di applicazioni e componenti di fondo pozzo.
Tutti i materiali incapsulati sono idroliticamente stabili e compatibili con tutti i tipici fluidi di completamento del pozzo, compreso il gas ad alta pressione.La selezione del materiale si basa su vari criteri, tra cui la temperatura del fondo pozzo, la durezza, la resistenza alla trazione e allo strappo, l'assorbimento d'acqua e la permeabilità ai gas, l'ossidazione, l'abrasione e la resistenza chimica.
Le linee di controllo sono state oggetto di un ampio sviluppo, compresi i test di schiacciamento e la simulazione del pozzo dell'autoclave ad alta pressione.I test di schiacciamento in laboratorio hanno dimostrato l'aumento del carico sotto il quale i tubi incapsulati possono mantenere l'integrità funzionale, in particolare dove vengono utilizzati i "cavi paraurti".
Dove vengono utilizzate le linee di controllo?
★ Pozzi intelligenti che richiedono la funzionalità ei vantaggi di gestione del serbatoio dei dispositivi remoti di controllo del flusso a causa dei costi o dei rischi degli interventi o dell'incapacità di supportare l'infrastruttura di superficie richiesta in una località remota.
★ Terreni, piattaforme o ambienti sottomarini.
Generazione di energia geotermica
Tipi di piante
Esistono fondamentalmente tre tipi di impianti geotermici utilizzati per generare elettricità.Il tipo di impianto è determinato principalmente dalla natura della risorsa geotermica del sito.
Il cosiddetto impianto geotermico a vapore diretto viene applicato quando la risorsa geotermica produce vapore direttamente dal pozzo.Il vapore, dopo essere passato attraverso i separatori (che rimuovono le piccole particelle di sabbia e roccia) viene inviato alla turbina.Questi sono stati i primi tipi di impianti sviluppati in Italia e negli Stati Uniti Purtroppo, le risorse di vapore sono le più rare tra tutte le risorse geotermiche ed esistono solo in pochi posti al mondo.Ovviamente gli impianti a vapore non sarebbero applicati alle risorse a bassa temperatura.
Gli impianti a vapore flash vengono impiegati nei casi in cui la risorsa geotermica produce acqua calda ad alta temperatura o una combinazione di vapore e acqua calda.Il fluido dal pozzo viene inviato a un serbatoio flash dove una parte dell'acqua si trasforma in vapore e viene diretta alla turbina.L'acqua rimanente viene indirizzata allo smaltimento (solitamente iniezione).A seconda della temperatura della risorsa può essere possibile utilizzare due stadi di flash tank.In questo caso, l'acqua separata nel serbatoio del primo stadio viene diretta a un serbatoio flash del secondo stadio dove viene separato più vapore (ma a pressione inferiore).L'acqua residua dal serbatoio del secondo stadio viene quindi indirizzata allo smaltimento.Il cosiddetto impianto a doppio flash fornisce vapore a due diverse pressioni alla turbina.Ancora una volta, questo tipo di impianto non può essere applicato a risorse a bassa temperatura.
Il terzo tipo di impianto geotermico è chiamato impianto binario.Il nome deriva dal fatto che per azionare la turbina viene utilizzato un secondo fluido a ciclo chiuso al posto del vapore geotermico.La figura 1 presenta uno schema semplificato di un impianto geotermico di tipo binario.Il fluido geotermico viene fatto passare attraverso uno scambiatore di calore detto caldaia o vaporizzatore (in alcuni impianti, due scambiatori di calore in serie il primo un preriscaldatore e il secondo un vaporizzatore) dove il calore del fluido geotermico viene trasferito al fluido di lavoro facendolo bollire .I fluidi di lavoro precedenti negli impianti binari a bassa temperatura erano refrigeranti CFC (tipo Freon).Le macchine attuali utilizzano idrocarburi (isobutano, pentano ecc.) di refrigeranti di tipo HFC con il fluido specifico scelto per adattarsi alla temperatura della risorsa geotermica.
Figura 1. Centrale geotermica binaria
Il vapore del fluido di lavoro viene passato alla turbina dove il suo contenuto energetico viene convertito in energia meccanica e consegnato, attraverso l'albero, al generatore.Il vapore esce dalla turbina al condensatore dove viene riconvertito in un liquido.Nella maggior parte degli impianti, l'acqua di raffreddamento viene fatta circolare tra il condensatore e una torre di raffreddamento per respingere questo calore nell'atmosfera.Un'alternativa consiste nell'utilizzare i cosiddetti "raffreddatori a secco" o condensatori raffreddati ad aria che espellono il calore direttamente nell'aria senza la necessità di acqua di raffreddamento.Questo design elimina sostanzialmente qualsiasi consumo di acqua da parte dell'impianto per il raffreddamento.Il raffreddamento a secco, poiché funziona a temperature più elevate (soprattutto nella stagione estiva chiave) rispetto alle torri di raffreddamento, comporta una minore efficienza dell'impianto.Il fluido di lavoro liquido dal condensatore viene pompato di nuovo al preriscaldatore/vaporizzatore a pressione più elevata dalla pompa di alimentazione per ripetere il ciclo.
Il ciclo binario è il tipo di impianto che verrebbe utilizzato per applicazioni geotermiche a bassa temperatura.Attualmente, le apparecchiature binarie standard sono disponibili in moduli da 200 a 1.000 kW.
FONDAMENTI DI CENTRALE ELETTRICA
Componenti della centrale elettrica
Il processo di generazione di elettricità da una fonte di calore geotermica a bassa temperatura (o dal vapore in una centrale elettrica convenzionale) comporta un processo che gli ingegneri chiamano Ciclo Rankine.In una centrale elettrica convenzionale, il ciclo, come illustrato nella figura 1, comprende una caldaia, una turbina, un generatore, un condensatore, una pompa dell'acqua di alimentazione, una torre di raffreddamento e una pompa dell'acqua di raffreddamento.Il vapore viene generato nella caldaia bruciando un combustibile (carbone, petrolio, gas o uranio).Il vapore viene passato alla turbina dove, espandendosi contro le pale della turbina, l'energia termica nel vapore viene convertita in energia meccanica provocando la rotazione della turbina.Questo movimento meccanico viene trasferito, attraverso un albero, al generatore dove viene convertito in energia elettrica.Dopo essere passato attraverso la turbina, il vapore viene riconvertito in acqua liquida nel condensatore della centrale elettrica.Attraverso il processo di condensazione, il calore non utilizzato dalla turbina viene ceduto all'acqua di raffreddamento.L'acqua di raffreddamento viene inviata alla torre di raffreddamento dove il "calore di scarto" del ciclo viene espulso nell'atmosfera.La condensa di vapore viene inviata alla caldaia dalla pompa di alimentazione per ripetere il processo.
In sintesi, una centrale elettrica è semplicemente un ciclo che facilita la conversione dell'energia da una forma all'altra.In questo caso l'energia chimica del combustibile viene convertita in calore (alla caldaia), quindi in energia meccanica (nella turbina) e infine in energia elettrica (nel generatore).Sebbene il contenuto energetico del prodotto finale, l'elettricità, sia normalmente espresso in unità di wattora o chilowattora (1000 wattora o 1kW-ora), i calcoli delle prestazioni dell'impianto sono spesso eseguiti in unità di BTU.È opportuno ricordare che 1 chilowattora è l'equivalente energetico di 3413 BTU.Una delle determinazioni più importanti su una centrale elettrica è la quantità di energia (combustibile) necessaria per produrre una data potenza elettrica.
Ombelicali sottomarini
Funzioni principali
Fornire potenza idraulica ai sistemi di controllo sottomarini, ad esempio per aprire/chiudere le valvole
Fornire energia elettrica e segnali di controllo ai sistemi di controllo sottomarini
Fornire prodotti chimici di produzione per l'iniezione sottomarina presso alberi o pozzi
Fornire gas per il funzionamento dell'ascensore a gas
Per fornire queste funzioni, può includere un cordone ombelicale in acque profonde
Tubi per iniezione chimica
Tubi di alimentazione idraulica
Cavi elettrici di segnale di controllo
Cavi di alimentazione elettrica
Segnale in fibra ottica
Grandi tubi per alzata a gas
Un ombelicale sottomarino è un insieme di tubi idraulici che possono includere anche cavi elettrici o fibre ottiche, utilizzati per controllare le strutture sottomarine da una piattaforma offshore o da una nave galleggiante.È una parte essenziale del sistema di produzione sottomarino, senza il quale non è possibile una produzione di petrolio sottomarino economica e sostenuta.
Componenti chiave
Assemblea di terminazione ombelicale superiore (TUTA)
Il Topside Umbilical Termination Assembly (TUTA) fornisce l'interfaccia tra l'ombelicale principale e l'apparecchiatura di controllo del topside.L'unità è un involucro autoportante che può essere imbullonato o saldato in una posizione adiacente al cordone ombelicale sospeso in un ambiente pericoloso esposto a bordo della struttura superiore.Queste unità sono generalmente realizzate su misura in base alle esigenze del cliente in vista della selezione di idraulica, pneumatica, potenza, segnale, fibra ottica e materiale.
Il TUTA di solito incorpora scatole di giunzione elettrica per i cavi di alimentazione elettrica e di comunicazione, nonché tubi, manometri e valvole di blocco e sfiato per le forniture idrauliche e chimiche appropriate.
(Sottomarino) Assemblea di terminazione ombelicale (UTA)
UTA, posizionato sopra una piattaforma di fango, è un sistema elettroidraulico multiplexato che consente di collegare molti moduli di controllo sottomarini alle stesse linee di comunicazione, alimentazione elettrica e idraulica.Il risultato è che molti pozzi possono essere controllati tramite un cordone ombelicale.Dall'UTA, i collegamenti ai singoli pozzetti e SCM sono realizzati con gruppi di ponticelli.
Cavi volanti in acciaio (SFL)
I cavi volanti forniscono collegamenti elettrici/idraulici/chimici dall'UTA ai singoli alberi/unità di controllo.Fanno parte del sistema di distribuzione sottomarino che distribuisce le funzionalità ombelicali agli obiettivi di servizio previsti.Sono tipicamente installati dopo l'ombelicale e collegati da ROV.
Materiali ombelicali
A seconda dei tipi di applicazione, sono tipicamente disponibili i seguenti materiali:
Termoplastico
Pro: è economico, consegna veloce e resistente alla fatica
Contro: Non adatto per acque profonde;problema di compatibilità chimica;invecchiamento, ecc.
Acciaio inossidabile duplex Nitronic 19D zincato
Professionisti:
Costo inferiore rispetto all'acciaio inossidabile super duplex (SDSS)
Maggiore resistenza allo snervamento rispetto a 316L
Resistenza alla corrosione interna
Compatibile per il servizio di iniezione idraulica e la maggior parte dei prodotti chimici
Qualificato per il servizio dinamico
Contro:
Necessaria protezione anticorrosione esterna – zinco estruso
Preoccupazioni per l'affidabilità delle saldature continue in alcune dimensioni
I tubi sono più pesanti e più grandi dell'equivalente SDSS: pendenti e problemi di installazione
Acciaio inossidabile 316L
Professionisti:
Basso costo
Necessita di poca o nessuna protezione catodica per breve durata
Bassa resistenza allo snervamento
Competitivo con il materiale termoplastico per tiranti a bassa pressione e in acque poco profonde, più economico per una vita utile breve
Contro:
Non qualificato per il servizio dinamico
suscettibile alla vaiolatura del cloruro
Acciaio inossidabile Super Duplex (resistenza alla vaiolatura equivalente - PRE >40)
Professionisti:
Elevata resistenza significa diametro ridotto, peso leggero per l'installazione e sospensione.
L'elevata resistenza alla tensocorrosione in ambienti contenenti cloruri (resistenza alla vaiolatura equivalente > 40) significa che non è necessario alcun rivestimento o CP.
Il processo di estrusione significa assenza di saldature continue difficili da ispezionare.
Contro:
La formazione della fase intermetallica (sigma) durante la fabbricazione e la saldatura deve essere controllata.
Costo più elevato, tempi di consegna più lunghi degli acciai utilizzati per i tubi ombelicali
Acciaio al carbonio zincato (ZCCS)
Professionisti:
Basso costo rispetto a SDSS
Qualificato per il servizio dinamico
Contro:
Cucitura saldata
Minore resistenza alla corrosione interna rispetto a 19D
Pesante e di grande diametro rispetto a SDSS
Commissioni ombelicali
I cordoni ombelicali appena installati in genere contengono fluidi di stoccaggio.I fluidi di stoccaggio devono essere spostati dai prodotti previsti prima che vengano utilizzati per la produzione.È necessario prestare attenzione a potenziali problemi di incompatibilità che possono provocare precipitati e causare l'ostruzione dei tubi ombelicali.Se si prevede un'incompatibilità, è necessario un fluido tampone adeguato.Ad esempio, per commissionare una linea di inibitore di asfalteni, è necessario un solvente reciproco come EGMBE per fornire un tampone tra l'inibitore di asfalteni e il fluido di stoccaggio poiché sono tipicamente incompatibili.