Приложение А (рекомендуемое). Меры обеспечения безопасности

Приложение А
(рекомендуемое)

Меры обеспечения безопасности

А.1 Общие положения

В настоящем приложении приводится описание мер и способов обеспечения безопасности при добыче углеводородов в условиях выноса песка. Приведенные меры должны быть заложены в план контроля выноса песка.

А.2 Предотвращение выноса песка с помощью механических средств

Различные методы могут быть использованы для ограничения пескопроявления и ограничения максимального размера частиц, выносимых в скважину. Выбор оптимального решения является компромиссом между эффективной борьбой с пескопроявлением и возможным снижением оптимальной производительности скважины. Различные противопесочные фильтры могут быть выбраны в зависимости от геологической структуры месторождения, а также гранулометрического состава песка в пласте-коллекторе. Как правило, выбирают фильтр, который задерживает частицы больше определенного размера, позволяя мелким частицам попадать из пласта в ствол скважины. Полное предотвращение проникновения частиц в ствол скважины может увеличить риск закупоривания скважины и снижения ее производительности. Для исключения проникновения песка в ствол скважины можно использовать ориентированные перфорированные/щелевые фильтры, использующие разницу в вертикальной и горизонтальной прочности продуктивного пласта.

План контроля выноса песка должен учитывать вероятность поломки противопесочного фильтра. Частичное закупоривание фильтра может привести к снижению пропускной способности фильтра и появлению областей с повышенной эрозией. Поэтому для минимизации риска поломки фильтра следует контролировать разность давления на нем.

При заканчивании скважины с установкой противопесочного фильтра требуется оценить время, которое система (НКТ, фонтанная арматура и выкидные трубопроводы) может работать после поломки фильтра и до возникновения критической эрозии. Необходимо удостовериться, что методы мониторинга состояния противопесочного фильтра способны обнаружить его поломку за время меньшее, чем время возникновения критической эрозии.

А.3 Оптимизация работы системы газлифта или электрических погружных насосов

При использовании погружных насосов следует учитывать, что погружные насосы будут подвержены эрозии в наибольшей степени. При использовании системы газлифта следует учитывать, что поток газа и его расширение по мере подъема на поверхность может приводить к высоким скоростям потока и, как следствие, высокому риску появления эрозии.

А.4 Периодические испытания запорной арматуры

Запорная арматура, обеспечивающая безопасность должна периодически проходить проверку функциональности и контроль утечек в закрытом положении. Периодические проверки арматуры могут рассматриваться как мера обеспечения безопасности, выявляющая нештатные реакции арматуры, вызванные закупоркой песком или эрозией.

А.5 Непрерывный контроль выноса песка

Для обнаружения выноса песка могут применяться датчики, детектирующие акустический сигнал, создаваемый при соударениях частиц песка со стенками трубопровода. При надлежащей калибровке, эти датчики способны не только определять сам факт наличия песка в потоке, но также давать количественную оценку расхода песка. Акустические датчики песка производят как в надводном, так и в подводном исполнении, в том числе серийно изготавливаются акустические датчики в подводном исполнении накладного типа, которые допускают их замену под водой с помощью ТНПА.

Сигнал акустических датчиков может быть использован для оценки накопления песка в сепараторах. При этом следует учитывать, что акустический сигнал от частиц песка уменьшается с повышением плотности и вязкости флюида, а также при пониженных скоростях потока и для частиц.

Вынос песка может быть также оценен с помощью образцов-свидетелей эрозии или датчиков эрозии врезного типа, используя соответствующую модель (см. 7.10). Метод считается пригодным для скоростей потока выше 5 м/с и требует надлежащее размещение и ориентацию образца-свидетеля/датчика эрозии.

А.6 Контроль выноса песка методом отбора проб

Измерения выноса песка с помощью прямого отбора проб из специальной ловушки песка или путем маршрутизации потока из скважины в пробный сепаратор позволяют обнаружить начало пескопроявления или изменение его параметров. На основе изменений гранулометрического состава выносимого песка метод прямого отбора проб также может обнаружить неисправность фильтра (по увеличению размера частиц). Обнаружение песка в пробах из потоков после сепаратора может говорить о переполнении сепаратора песком и необходимости его очистки.

А.7 Непрерывный контроль эрозии

Датчики эрозии врезного типа, использующие прямые измерения потери материала (например, измерение электрического сопротивления чувствительного элемента) могут быть использованы для прямого контроля эрозии трубопровода (см. 7.10). Коррозионные и эрозионные свойства материала чувствительного элемента должны быть аналогичны материалу трубопровода.

При наземной или надводной установке, как правило, используют датчики с высокой чувствительностью, но с более низким сроком службы, так как операция замены датчика не представляет больших сложностей.

Для подводного применения выбирают датчики, допустимая эрозия чувствительного элемента которых согласована с допустимой эрозией трубопровода. Срок службы датчиков должен быть не менее срока эксплуатации месторождения. На практике используются датчики эрозии с максимальной глубиной эрозии чувствительного элемента до 1 мм.

А.8 Моделирование эрозии

С помощью эмпирических моделей эрозии, представленных в разделе 7, следует рассчитать допустимую величину выноса песка для данных условий эксплуатации. Модели, представленные в разделе 7, описывают стандартные компоненты. Для сложных систем или в том случае, когда требуется определить точное место возникновения эрозии следует использовать компьютерное моделирование эрозии.

А.9 Мониторинг скорости потока

С учетом сильной зависимости эрозии от скорости потока, важно иметь возможность рассчитывать фактическую скорость потока по другим измеряемым параметрам. Если другие методы не доступны для определения фактической скорости потока можно использовать модель, приведенную в 7.4.2.

А.10 Контроль эрозии эксплуатационного дросселя

Пескопроявление может вызвать эрозию как регулирующего элемента, так и корпуса эксплуатационного дросселя. Скорость эрозии во многом определяется конструкцией дросселя.

Основной мерой предупреждения эрозии в эксплуатационном дросселе является использование компонентов регулирующего элемента из эрозионно стойкого материала, даже если ожидается низкий уровень пескопроявления.

Следует избегать завышенных значений номинальной пропускной способности регулирующего элемента дросселя, так как работа с малой степенью открытия дросселя увеличивает риск эрозии регулирующего элемента дросселя. Если предполагается эксплуатация дросселя при наличии подтвержденного пескопроявления в течение продолжительного периода времени с малой степенью открытия регулирующего элемента, то следует рассмотреть возможность установки регулирующего элемента с меньшей номинальной пропускной способностью (например, на первые несколько лет эксплуатации скважины). Эксплуатационные дроссели для систем подводной добычи серийно производятся, в том числе, и в исполнении со съемным регулирующим элементом.

Эрозия регулирующего элемента дросселя может привести как к повышенной пропускной способности, так и к негерметичности дросселя в закрытом положении. Периодическое измерение величины утечек эксплуатационного дросселя в закрытом положении позволяет своевременно определить начало эрозионного изнашивания компонентов дросселя.

А.11 Контроль скопления песка в сепараторах

Контроль скопления песка в сепараторах следует осуществлять для предотвращения выноса частиц песка в системы после сепаратора в случае его переполнения. Также контроль скопления песка в сепараторе позволяет обнаружить и оценить пескопроявление, если никаких других средств контроля выноса песка не установлено.

Как правило, температура потока флюидов, поступающих в сепаратор, выше температуры окружающей среды. Скопление песка на дне бака сепаратора мешает свободной циркуляции флюидов и, как следствие, температура наружной поверхности бака в зоне скопления песка будет ниже температуры остальной части бака. Измерение температуры наружной поверхности бака сепаратора является простым и эффективным способом оценки скопления песка в сепараторе. Для успешного применения данного метода желательно, чтобы наружная поверхность бака была покрыта теплоизоляцией.

А.12 Применение противопенных присадок для улучшения сепарации песка

Песок, захваченный эмульсией, может быть вынесен с потоками жидкости из сепаратора в системы, не рассчитанные на вынос песка. Данная проблема может быть решена добавлением противопенных присадок в поток, входящий в сепаратор.

А.13 Предотвращение отложения песка в трубопроводах методом регулирования скорости потока

Для предотвращения накопления песка в горизонтальных трубопроводах скорость потока (поток жидкости) должна быть более 1 м/с (см. также [5]).

А.14 Непрерывный контроль толщины стенок трубопровода неразрушающими методами

Ультразвуковые датчики, измеряющие толщину стенки, могут быть установлены для непрерывного мониторинга состояния трубопровода. Датчики следует устанавливать в местах, где модели эрозии (см. раздел 7) или компьютерное моделирование эрозии показывают ее максимальный уровень.

А.15 Инспекционный контроль

Результаты инспекционного контроля состояния трубопровода и других наземных (надводных) компонентов важны не только для обеспечения их безопасной эксплуатации, но и для проверки и, при необходимости, уточнение плана контроля выноса песка.