Producción de petróleo en yacimientos petrolíferos
¿Cómo funcionan las líneas de control en los pozos?
Las líneas de control permiten la transmisión de señales, permiten la adquisición de datos de fondo de pozo y permiten el control y la activación de instrumentos de fondo de pozo.
Las señales de comando y control se pueden enviar desde una ubicación en la superficie a la herramienta de fondo de pozo en el pozo.Los datos de los sensores de fondo de pozo se pueden enviar a los sistemas de superficie para su evaluación o uso en ciertas operaciones de pozos.
Las válvulas de seguridad de fondo de pozo (DHSV) son válvulas de seguridad subterráneas controladas desde la superficie (SCSSV) operadas hidráulicamente desde un panel de control en la superficie.Cuando se aplica presión hidráulica por una línea de control, la presión obliga a un manguito dentro de la válvula a deslizarse hacia abajo, abriendo la válvula.Al liberar la presión hidráulica, la válvula se cierra.
Las líneas hidráulicas de fondo de pozo de Meilong Tube se utilizan principalmente como conductos de comunicación para dispositivos de fondo de pozo operados hidráulicamente en pozos de inyección de agua, gas y petróleo, donde se requiere durabilidad y resistencia a condiciones extremas.Estas líneas se pueden configurar a la medida para una variedad de aplicaciones y componentes de fondo de pozo.
Todos los materiales encapsulados son hidrolíticamente estables y compatibles con todos los fluidos típicos de terminación de pozos, incluido el gas a alta presión.La selección del material se basa en varios criterios, que incluyen la temperatura del fondo del pozo, la dureza, la resistencia a la tracción y al desgarro, la absorción de agua y la permeabilidad al gas, la oxidación y la resistencia química y a la abrasión.
Las líneas de control han experimentado un amplio desarrollo, incluidas pruebas de aplastamiento y simulación de pozos en autoclave de alta presión.Las pruebas de aplastamiento en laboratorio han demostrado el aumento de la carga bajo el cual la tubería encapsulada puede mantener la integridad funcional, particularmente cuando se utilizan "alambres protectores" de hilos de alambre.
¿Dónde se utilizan las líneas de control?
★ Pozos inteligentes que requieren la funcionalidad y los beneficios de gestión de yacimientos de los dispositivos remotos de control de flujo debido a los costos o riesgos de las intervenciones o la incapacidad de respaldar la infraestructura de superficie requerida en una ubicación remota.
★ Entornos terrestres, de plataforma o submarinos.
Generación de energía geotérmica
Tipos de plantas
Existen básicamente tres tipos de plantas geotérmicas que se utilizan para generar electricidad.El tipo de planta está determinado principalmente por la naturaleza del recurso geotérmico en el sitio.
La denominada planta geotérmica de vapor directo se aplica cuando el recurso geotérmico produce vapor directamente del pozo.El vapor, después de pasar por separadores (que eliminan pequeñas partículas de arena y roca) se alimenta a la turbina.Estos fueron los primeros tipos de plantas desarrolladas en Italia y en los EE. UU. Desafortunadamente, los recursos de vapor son los más raros de todos los recursos geotérmicos y existen solo en unos pocos lugares del mundo.Obviamente, las plantas de vapor no se aplicarían a los recursos de baja temperatura.
Las plantas de vapor flash se emplean en los casos en que el recurso geotérmico produce agua caliente a alta temperatura o una combinación de vapor y agua caliente.El fluido del pozo se entrega a un tanque flash donde una parte del agua se convierte en vapor y se dirige a la turbina.El agua restante se dirige a disposición (generalmente inyección).Dependiendo de la temperatura del recurso, puede ser posible utilizar dos etapas de tanques de expansión.En este caso, el agua separada en el tanque de la primera etapa se dirige a un tanque de expansión de la segunda etapa donde se separa más vapor (pero a menor presión).El agua restante del tanque de la segunda etapa se dirige luego a la eliminación.La llamada planta de doble flash entrega vapor a dos presiones diferentes a la turbina.Nuevamente, este tipo de planta no se puede aplicar a recursos de baja temperatura.
El tercer tipo de planta de energía geotérmica se llama planta binaria.El nombre deriva del hecho de que se usa un segundo fluido en un ciclo cerrado para operar la turbina en lugar de vapor geotérmico.La figura 1 presenta un diagrama simplificado de una planta geotérmica de tipo binario.El fluido geotérmico pasa a través de un intercambiador de calor llamado caldera o vaporizador (en algunas plantas, dos intercambiadores de calor en serie, el primero un precalentador y el segundo un vaporizador) donde el calor del fluido geotérmico se transfiere al fluido de trabajo haciendo que hierva .Los fluidos de trabajo anteriores en plantas binarias de baja temperatura eran refrigerantes CFC (tipo freón).Las máquinas actuales utilizan hidrocarburos (isobutano, pentano, etc.) de refrigerantes de tipo HFC con el fluido específico elegido para que coincida con la temperatura del recurso geotérmico.
Figura 1. Planta de energía geotérmica binaria
El vapor del fluido de trabajo pasa a la turbina donde su contenido de energía se convierte en energía mecánica y se entrega, a través del eje, al generador.El vapor sale de la turbina al condensador donde se convierte nuevamente en líquido.En la mayoría de las plantas, el agua de enfriamiento circula entre el condensador y una torre de enfriamiento para expulsar este calor a la atmósfera.Una alternativa es utilizar los denominados “dry coolers” o condensadores enfriados por aire que expulsan el calor directamente al aire sin necesidad de agua de enfriamiento.Este diseño esencialmente elimina cualquier uso consuntivo de agua por parte de la planta para enfriamiento.El enfriamiento en seco, debido a que opera a temperaturas más altas (especialmente en la temporada clave de verano) que las torres de enfriamiento, da como resultado una menor eficiencia de la planta.El fluido de trabajo líquido del condensador se bombea de vuelta al precalentador/vaporizador de mayor presión mediante la bomba de alimentación para repetir el ciclo.
El ciclo binario es el tipo de planta que se usaría para aplicaciones geotérmicas de baja temperatura.Actualmente, el equipo binario estándar está disponible en módulos de 200 a 1000 kW.
FUNDAMENTOS DE LAS CENTRALES ELÉCTRICAS
Componentes de la planta de energía
El proceso de generación de electricidad a partir de una fuente de calor geotérmica de baja temperatura (o a partir de vapor en una central eléctrica convencional) implica un proceso al que los ingenieros se refieren como ciclo de Rankine.En una planta de energía convencional, el ciclo, como se ilustra en la figura 1, incluye una caldera, una turbina, un generador, un condensador, una bomba de agua de alimentación, una torre de enfriamiento y una bomba de agua de enfriamiento.El vapor se genera en la caldera al quemar un combustible (carbón, petróleo, gas o uranio).El vapor pasa a la turbina donde, al expandirse contra los álabes de la turbina, la energía térmica del vapor se convierte en energía mecánica que provoca la rotación de la turbina.Este movimiento mecánico se transfiere a través de un eje al generador donde se convierte en energía eléctrica.Después de pasar por la turbina, el vapor se convierte de nuevo en agua líquida en el condensador de la central eléctrica.A través del proceso de condensación, el calor no utilizado por la turbina se libera al agua de refrigeración.El agua de enfriamiento se entrega a la torre de enfriamiento donde el "calor residual" del ciclo se rechaza a la atmósfera.El condensado de vapor es entregado a la caldera por la bomba de alimentación para repetir el proceso.
En resumen, una planta de energía es simplemente un ciclo que facilita la conversión de energía de una forma a otra.En este caso, la energía química del combustible se convierte en calor (en la caldera), luego en energía mecánica (en la turbina) y finalmente en energía eléctrica (en el generador).Aunque el contenido de energía del producto final, la electricidad, normalmente se expresa en unidades de vatios-hora o kilovatios-hora (1000 vatios-hora o 1kW-hora), los cálculos del rendimiento de la planta a menudo se realizan en unidades de BTU.Conviene recordar que 1 kilovatio-hora es el equivalente energético de 3413 BTU.Una de las determinaciones más importantes sobre una planta de energía es la cantidad de entrada de energía (combustible) que se requiere para producir una salida eléctrica determinada.
Umbilicales submarinos
Funciones principales
Proporcionar energía hidráulica a los sistemas de control submarinos, como para abrir/cerrar válvulas
Proporcionar energía eléctrica y señales de control a los sistemas de control submarinos.
Entregue productos químicos de producción para inyección submarina en árboles o pozos
Entregar gas para operación de levantamiento artificial por gas
Para cumplir con esta función, un umbilical de aguas profundas puede incluir
Tubos de inyección de productos químicos
Tubos de suministro hidráulico
Cables de señal de control eléctrico
Cables de energía eléctrica
Señal de fibra óptica
Tubos grandes para gas lift
Un umbilical submarino es un conjunto de mangueras hidráulicas que también pueden incluir cables eléctricos o fibras ópticas, que se utiliza para controlar estructuras submarinas desde una plataforma marina o una embarcación flotante.Es una parte esencial del sistema de producción submarina, sin el cual no es posible una producción de petróleo submarina económica y sostenida.
Componentes clave
Conjunto de terminación umbilical superior (TUTA)
El conjunto de terminación del umbilical superior (TUTA) proporciona la interfaz entre el umbilical principal y el equipo de control superior.La unidad es un recinto independiente que se puede atornillar o soldar en una ubicación adyacente al umbilical colgante en un entorno expuesto peligroso a bordo de la instalación superior.Estas unidades generalmente se fabrican a la medida de los requisitos del cliente con miras a la selección hidráulica, neumática, de potencia, de señales, de fibra óptica y de materiales.
La TUTA generalmente incorpora cajas de conexiones eléctricas para los cables de comunicación y energía eléctrica, así como tuberías, manómetros y válvulas de bloqueo y purga para los suministros hidráulicos y químicos apropiados.
(Submarino) Conjunto de terminación umbilical (UTA)
UTA, sentado sobre una plataforma de barro, es un sistema electrohidráulico multiplexado que permite conectar muchos módulos de control submarinos a las mismas líneas de suministro eléctrico, hidráulico y de comunicaciones.El resultado es que muchos pozos pueden controlarse a través de un umbilical.Desde la UTA, las conexiones a los pozos individuales y SCM se realizan con conjuntos de puentes.
Cables voladores de acero (SFL)
Los cables voladores proporcionan conexiones eléctricas/hidráulicas/químicas desde la UTA a árboles individuales/cápsulas de control.Forman parte del sistema de distribución submarino que distribuye funcionalidades umbilicales a sus objetivos de servicio previstos.Por lo general, se instalan después del umbilical y se conectan mediante ROV.
Materiales umbilicales
Dependiendo de los tipos de aplicación, los siguientes materiales suelen estar disponibles:
Termoplástico
Pros: es barato, entrega rápida y resistente a la fatiga
Contras: no apto para aguas profundas;problema de compatibilidad química;envejecimiento, etc
Acero inoxidable dúplex Nitronic 19D recubierto de zinc
Ventajas:
Menor costo en comparación con el acero inoxidable súper dúplex (SDSS)
Mayor límite elástico en comparación con 316L
Resistencia a la corrosión interna
Compatible con la mayoría de los servicios de inyección de productos químicos e hidráulicos
Calificado para servicio dinámico
Contras:
Se requiere protección contra la corrosión externa: zinc extruido
Inquietudes sobre la fiabilidad de las soldaduras de costura en algunos tamaños
Los tubos son más pesados y más grandes que los SDSS equivalentes: cuelguen y problemas de instalación
Acero inoxidable 316L
Ventajas:
Bajo costo
Necesita poca o ninguna protección catódica por una corta duración
Bajo límite elástico
Competitivo con el termoplástico para amarres de baja presión en aguas poco profundas, más económico para una vida útil corta
Contras:
No calificado para el servicio dinámico
cloruro susceptible a picaduras
Acero inoxidable súper dúplex (equivalente a la resistencia a las picaduras - PRE >40)
Ventajas:
Alta resistencia significa diámetro pequeño, peso ligero para instalar y colgar.
La alta resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión en ambientes de cloruro (resistencia a las picaduras equivalente > 40) significa que no se requiere recubrimiento ni CP.
El proceso de extrusión significa que no hay soldaduras de costura difíciles de inspeccionar.
Contras:
Debe controlarse la formación de fase intermetálica (sigma) durante la fabricación y la soldadura.
El costo más alto y los plazos de entrega más largos de aceros utilizados para tubos umbilicales
Acero al carbono recubierto de zinc (ZCCS)
Ventajas:
Bajo costo en relación con SDSS
Calificado para servicio dinámico
Contras:
Costura soldada
Menos resistencia a la corrosión interna que 19D
Pesado y de gran diámetro en comparación con SDSS
Puesta en servicio umbilical
Los umbilicales recién instalados suelen tener fluidos de almacenamiento en ellos.Los fluidos de almacenamiento deben ser desplazados por los productos previstos antes de que se utilicen para la producción.Se debe tener cuidado para detectar posibles problemas de incompatibilidad que pueden provocar precipitados y obstruir los tubos umbilicales.Se requiere un fluido tampón adecuado si se espera incompatibilidad.Por ejemplo, para poner en servicio una línea de inhibidores de asfaltenos, se necesita un solvente mutuo como EGMBE para proporcionar un amortiguador entre el inhibidor de asfaltenos y el fluido de almacenamiento, ya que generalmente son incompatibles.