ダウンホール化学注入ライン - なぜ失敗するのか

試験法の開発

DHC I システムの失敗から学んだ主な教訓は、スケール防止剤の技術的効率に関するものであり、機能性や化学物質の注入に関するものではありません。上面噴射と海底噴射は長期にわたり良好に機能している;しかし,この適用は、化学的認定方法の対応する更新を行わずに、ダウンホール化学物質注入に拡張されました。提示された 2 つの現場事例から得た Statoil の経験では、化学的認定に関する管理文書またはガイドラインは、このタイプの化学的用途を含めるように更新する必要があるということです。主な 2 つの課題は、i) 化学薬品注入ライン内の真空、および ii) 化学薬品の潜在的な沈殿であると特定されています。

化学物質の蒸発は製造チューブ (ガンキングのケースで見られるように) で発生する可能性があり、注入チューブ (真空のケースでは一時的な界面が確認されています) でこれらの沈殿物が流れとともに移動し、インジェクションバルブへ、さらにウェルへ。噴射バルブは、多くの場合、噴射ポイントの上流にフィルターを備えた設計になっています。,これは挑戦です,降水の場合と同様に、このフィルターが詰まってバルブが故障する可能性があります。

学んだ教訓からの観察と暫定的な結論により、現象に関する大規模な実験室研究が行われました。全体的な目的は、将来同様の問題を回避するための新しい認定方法を開発することでした。この研究では、特定された課題に関して化学物質を検査するために、さまざまな試験が実施され、いくつかの実験室手法が設計（目的として開発）されました。

● 密閉システムにおけるフィルターの詰まりと製品の安定性。

● 溶剤の部分的損失が化学薬品の腐食性に及ぼす影響。

● キャピラリー内での部分的な溶媒損失が固体または粘性プラグの形成に及ぼす影響。

実験室での方法のテスト中に、いくつかの潜在的な問題が特定されました

●フィルターの目詰まりを繰り返し、安定性が低下します。

● キャピラリーからの部分蒸発後の固体形成

●溶媒の損失によりPHが変化します。

実施されたテストの性質により、特定の条件にさらされたときの毛細管内の化学物質の物理的特性の変化に関する追加の情報と知識も提供されています。,そして、これが同様の条件にさらされたバルク溶液とどのように異なるのか。テスト作業では、バルク流体間の大きな違いも特定しました。，蒸気相および残留流体は、沈殿の可能性の増加および/または腐食性の増加につながる可能性があります。

スケール防止剤の腐食性の試験手順が開発され、管理文書に組み込まれました。スケール防止剤の注入を実施する前に、用途ごとに拡張腐食性試験を実行する必要がありました。注入ライン内の化学薬品のガンキングテストも実施されました。

化学物質の認定を開始する前に、化学物質の課題と目的を説明する作業範囲を作成することが重要です。初期段階では、問題を解決する化学物質の種類を選択できるように、主な課題を特定することが重要です。最も重要な合格基準の概要を表 2 に示します。

化学品の認定

化学物質の認定は、各用途の試験と理論的評価の両方で構成されます。技術仕様とテスト基準を定義および確立する必要がある，たとえばHSE内で,材料の適合性,製品の安定性と製品の品質（粒子）。さらに遠く,氷点,粘度および他の化学物質との適合性,水和物阻害剤,地層水と生成された流体を決定する必要があります。化学物質の認定に使用される可能性のある試験方法の簡略化されたリストを表 2 に示します。

技術効率への継続的な焦点と監視,線量率と HSE の事実は重要です。製品の要件によって、現場やプロセスプラントの寿命が変わる可能性があります；生産速度や流体の組成によって異なります。業績評価によるフォローアップ活動,最適な治療プログラムを確保するには、新しい化学物質の最適化やテストを頻繁に行う必要があります。

オイルの質にもよりますが,海洋生産プラントにおける水の生産と技術的課題,輸出品質を達成するには、生産用化学薬品の使用が必要になる場合があります,規制要件,そして海洋施設を安全な方法で運用すること。すべての分野には異なる課題があり、必要な生産用化学物質は分野ごと、時間の経過とともに異なります。

認定プログラムでは、生産化学物質の技術的効率に焦点を当てることが重要です,しかし、化学物質の特性に焦点を当てることも非常に重要です。,安定性などの,製品の品質と互換性。この設定での適合性は、流体との適合性を意味します。,材料およびその他の製造用化学物質。これは難しいことかもしれません。問題を解決するために化学物質を使用し、後でその化学物質が新たな課題の一因となったり新たな課題を生み出したりすることが判明することは望ましくありません。おそらく最大の課題は技術的な課題ではなく、化学物質の特性です。

特別な要件

供給される製品の濾過に関する特別な要件は、海底システムおよび連続注入ダウンホールに適用される必要があります。薬液注入システムのストレーナおよびフィルタは、トップサイド注入システムから下流の機器の仕様に基づいて提供する必要があります。,ポンプとインジェクションバルブ,ダウンホール噴射弁へ。化学物質のダウンホール連続注入が適用される場合、化学物質注入システムの仕様は最も重要度の高い仕様に基づく必要があります。おそらくインジェクションバルブのダウンホールにあるフィルターでしょう。

インジェクションの課題

注入システムは、臍帯海底流路の距離が 3 ～ 50 km、井戸までの距離が 1 ～ 3 km であることを意味している可能性があります。粘度や化学物質をポンプで送り出す能力などの物理的特性が重要です。海底温度での粘度が高すぎる場合、海底臍帯の化学物質注入ラインを通って海底注入点または井戸に化学物質を注入することが困難になる可能性があります。粘度は、予想される保管温度または使用温度でのシステム仕様に従っている必要があります。これはケースごとに評価する必要があります,システムに依存します。表のように、薬液注入率は薬液注入の成功の要因です。化学薬品注入ラインが詰まるリスクを最小限に抑えるため，このシステム内の化学物質は、水和物を抑制する必要があります (水和物の可能性がある場合)。システム内に存在する液体 (保存液) および水和物防止剤との適合性を確認する必要があります。実際の温度（可能な限り低い周囲温度）での化学物質の安定性試験,周囲温度,海底温度,射出温度)を通過する必要があります。

一定の頻度で薬液注入ラインを洗浄するプログラムも考慮する必要があります。定期的に薬液注入ラインを溶剤で洗い流すことで予防効果が得られる場合があります，グリコールまたは洗浄剤を使用して、堆積物が蓄積してラインの詰まりを引き起こす前に除去します。フラッシング液の薬液は以下のものを選択してください。注入ラインの化学薬品との互換性があります。

場合によっては、化学薬品注入ラインは、現場の寿命や流体条件にわたるさまざまな課題に基づいて、いくつかの化学用途に使用されます。水の突破前の初期生産段階では、主な課題は、多くの場合水生産量の増加に関連する寿命後半の課題とは異なる場合があります。アスファルテン防止剤などの非水溶媒ベースの防止剤からスケール防止剤などの水ベースの化学薬品に変更すると、適合性に問題が生じる可能性があります。したがって、化学薬品注入ラインで化学薬品を変更することが計画されている場合は、スペーサーの適合性、認定および使用法に焦点を当てることが重要です。

材料

材質の適合性について,すべての化学薬品はシールと互換性がある必要があります,エラストマー，化学薬品注入システムおよび生産プラントで使用されるガスケットおよび建設資材。ダウンホール連続注入用の化学物質（酸性スケール防止剤など）の腐食性の試験手順を開発する必要があります。化学物質の注入を実施する前に、用途ごとに拡張腐食性試験を行う必要があります。

議論

連続ダウンホール化学薬品注入の長所と短所を評価する必要があります。DHS または生産チューブを保護するためにスケール抑制剤を継続的に注入することは、油井をスケールから保護するための優れた方法です。この論文で述べたように、連続ダウンホール化学薬品注入にはいくつかの課題があります。,ただし、リスクを軽減するには、解決策に関連する現象を理解することが重要です。

リスクを軽減する 1 つの方法は、テスト方法の開発に重点を置くことです。上部または海底の化学薬品注入と比較すると、坑井内では異なるより厳しい条件が存在します。ダウンホールへの化学物質の連続注入のための化学物質の認定手順では、これらの条件の変化を考慮する必要があります。化学物質の認定は、化学物質が接触する可能性のある物質に応じて行われなければなりません。これらのシステムが動作するさまざまな油井のライフサイクル条件にできるだけ近い条件での互換性認定とテストの要件を更新し、実装する必要があります。テスト方法の開発は、より現実的で代表的なテストにさらに発展する必要があります。

加えて,化学物質と装置の間の相互作用は成功のために不可欠です。化学薬品注入バルブの開発では、化学的特性と坑井内の注入バルブの位置を考慮する必要があります。試験装置の一部として実際の噴射バルブを組み込み、認定プログラムの一部としてスケール抑制剤とバルブ設計の性能試験を実施することを考慮する必要があります。スケール防止剤を認定するには,以前はプロセスの課題とスケール抑制に主な焦点が当てられてきました。,しかし、良好なスケール抑制は、安定した継続的な注入に依存します。安定した継続的な注入がなければ、スケールが発生する可能性が高くなります。スケール防止剤注入バルブが汚れていて、流体の流れにスケール防止剤が注入されていない場合,油井と安全弁はスケールから保護されていないため、安全な生産が危険にさらされる可能性があります。認定手順では、プロセスの課題と認定されたスケール抑制剤の効率に加えて、スケール抑制剤の注入に関連する課題にも対処する必要があります。

新しいアプローチにはいくつかの分野が関係しており、分野間の協力とそれぞれの責任を明確にする必要があります。このアプリケーションでは、トップサイドプロセスシステム,海底テンプレートと坑井の設計と完成が含まれます。化学薬品注入システム用の堅牢なソリューションの開発に焦点を当てた複数の専門分野のネットワークが重要であり、おそらく成功への近道です。さまざまな分野間のコミュニケーションが重要です;特に、適用される化学薬品を管理する化学者と坑井で使用される機器を管理する坑井技術者との間の緊密なコミュニケーションが重要です。プロセス全体の複雑さを理解するには、さまざまな分野の課題を理解し、互いに学び合うことが不可欠です。

結論

● スケール防止剤を継続的に注入して DHS V を保護するか、生産チューブは油井をスケールから保護する優れた方法です

● 特定された課題を解決するため,次の推奨事項は：

● 専用の DHCI 認定手順を実行する必要があります。

●薬液注入バルブの認定方法

● 化学的機能性の試験および認定方法

● 手法の開発

● 関連する材料試験

● 関係するさまざまな分野間のコミュニケーションが成功には不可欠である、多分野の交流。

謝辞

著者は、この研究の出版を許可してくれた Statoil AS A と、図 2 の画像の使用を許可してくれた Baker Hughes と Schlumberger に感謝したいと思います。