Cáp wireline cho môi trường chứa khí chua

Cấu tạo wireline cho giếng chua này thay giáp thép mạ kẽm của cáp đo giếng thông thường bằng hợp kim chịu ăn mòn, và thay ruột đồng không mạ bằng đồng mạ niken. Tính phù hợp của toàn bộ cấu tạo cần xác nhận theo môi trường giếng. Nguồn nêu vẫn dùng giáp kép bện ngược chiều và cách điện fluoropolyme; phải đối chiếu hình học cùng mọi khác biệt cấu tạo theo kích thước.

Hydrogen sulfide có thể gây ăn mòn và các cơ chế nứt do hydro trong vật liệu dễ tổn thương, tùy môi trường, ứng suất và trạng thái vật liệu. Không nên giả định lớp kẽm luôn bị tiêu hao trước hoặc cáp nhìn bên ngoài còn tốt là an toàn. Cần đánh giá vật liệu và kiểm tra theo quy trình để hạn chế nguy cơ đứt cáp, mất chuỗi thiết bị.

Cần áp dụng tiêu chí tiêu chuẩn đúng phạm vi. NACE MR0175 / ISO 15156 đưa ra yêu cầu lựa chọn vật liệu cho môi trường có H₂S; áp suất riêng phần 0.05 psia (0.3 kPa) là một tham chiếu sàng lọc trong phạm vi liên quan. Lấy nồng độ H₂S tính bằng ppm nhân với áp suất đáy giếng tính bằng psi, chia cho một triệu, và nếu kết quả đạt 0.05 thì bạn đang ở chế độ làm việc chua và giáp mạ kẽm không còn là vật liệu đúng nữa. Tab Tiêu chuẩn diễn giải điều đó bằng các con số, bao gồm cả phiên bản của quy tắc đang lưu hành bị thiếu số chia.

Chúng tôi cung cấp ba cấp giáp hợp kim — S75 niken-crom, S77 niken-sắt và MP35N coban-niken-crom-molypden — trên bốn đường kính từ 7/32″ đến 5/16″. Trong dữ liệu so sánh, đổi hợp kim làm giảm lực kéo đứt và tăng điện trở DC của giáp khoảng bốn đến sáu lần. Giáp là đường dòng hồi trong cấu tạo một ruột dẫn này, nên cả hai ảnh hưởng cần được đánh giá. Xem bảng Thông số và xác nhận đúng mẫu.

Gửi phân tích lưu chất hiện tại, áp suất và nhiệt độ đáy giếng — ba thông tin quan trọng để chọn vật liệu trong danh mục cáp dầu khí của chúng tôi. Nếu không có phân tích lưu chất thì không ai có thể chỉ định sợi cáp này một cách trung thực, kể cả chúng tôi.

Cấu tạo

Ba hợp kim giáp

Hàm lượng sắt chỉ là một yếu tố. H₂S có thể tác động theo nhiều cơ chế; thành phần hợp kim, nhiệt luyện, độ cứng, ứng suất, nhiệt độ và hóa học lưu chất đều quan trọng. MP35N có hàm lượng sắt thấp nhưng không miễn nhiễm hoặc mặc nhiên phù hợp mọi điều kiện.

Ruột dẫn mạ niken

Mọi cấu tạo cho giếng chua đều dùng đồng mạ niken, không phải đồng trần. Giáp có thể gây ép hỏng cách điện trong quá trình sử dụng. Nếu cách điện bị hở trong giếng chua, ruột đồng không mạ có thể tiếp xúc với H₂S dọc theo toàn bộ chiều dài bị ngập — chứ không phải chỉ tại một điểm. Lớp mạ niken mua thêm thời gian để kịp phát hiện.

Cách điện

Lớp kép FEP/ETFE ở 260 °C trên mọi cấu tạo cho giếng chua: FEP đảm nhận chức năng điện môi, lớp da ETFE hướng ra lớp giáp và chịu lực nén bẹp. Với giếng nóng hơn 260 °C, xem trang cáp wireline nhiệt độ cao .

Những thông số cần đối chiếu khi đổi cấu tạo

Nguồn nêu cùng số sợi, đường kính sợi và đường kính ngoài như cáp mạ kẽm cùng cỡ — 12 sợi trong và 18 sợi ngoài, cùng bước bện. Tuy vậy, phải xác nhận bản vẽ, độ cứng, tải cho phép, tang và puly; không mặc nhiên coi là thay thế trực tiếp.

Ruột dẫn cũng có thể thay đổi. Ở hai trong bốn kích thước, cấu tạo hợp kim dùng ruột dẫn khác bản mạ kẽm: 7/32″ đổi từ 16 AWG 19 sợi sang 18 AWG 7 sợi, còn 9/32″ đổi từ 15 AWG sang 16 AWG. Điện trở ruột dẫn tăng tương ứng — từ 13.1 lên 22.0 Ω/km ở 7/32″. Cần xem cả bảng ruột dẫn khi so cấp giáp, không mặc định phần còn lại giữ nguyên.

Ứng dụng

Giếng khí chua, dầu chua và giếng giàu CO₂, có thể có cơ chế ăn mòn khác nhưng vẫn cần đánh giá nguy cơ suy giảm độ bền.

Những gì giáp hợp kim không tự giải quyết

Nó không nâng định mức nhiệt độ — đó là việc của cách điện. Nó không làm cáp bền hơn; nó làm cáp yếu đi. Và nó không loại bỏ việc phải rửa và kiểm tra cáp sau một lần chạy trong giếng chua.

Thông số kỹ thuật

Cấu tạo giáp hợp kim theo kích thước

Mọi cấu tạo: cách điện FEP/ETFE, 260 °C, điện trở cách điện tối thiểu 457 MΩ·km, cùng đường kính ngoài và cùng đường kính ròng rọc tối thiểu như cáp mạ kẽm cùng cỡ.

Ảnh hưởng khi thay giáp, phần một: độ bền

Tính lại tải chuỗi thiết bị trước lần chạy giếng chua đầu tiên. Mức giảm độ bền 18 % ở cỡ 9/32″ phải được tính vào tải làm việc và dự phòng của dự án; không mặc định hệ số an toàn hiện có hấp thụ được mức giảm này.

Ảnh hưởng khi thay giáp, phần hai: giáp là đường dòng hồi

Giáp hợp kim có điện trở DC gấp bốn đến sáu lần thép mạ kẽm, và trên cáp một ruột dẫn thì giáp mang toàn bộ dòng điện hồi. Đây chính là con số khiến người ta bất ngờ, bởi không ai nghĩ đến giáp như một phần tử của mạch điện cho đến khi hệ thống đo xa bắt đầu trục trặc.

Ví dụ tuyến 5,000 m cỡ 1/4″: điện trở vòng bằng điện trở ruột dẫn cộng điện trở giáp theo điều kiện tính toán:

Với cùng dòng thiết bị và điều kiện điện trở, điện trở vòng gấp ba làm sụt áp điện trở gấp ba. Kiểm tra dự phòng nguồn bề mặt và toàn bộ yêu cầu truyền dữ liệu trước khi đặt; thiết bị hoạt động trên cáp mạ kẽm có thể thiếu điện áp khi chuyển sang bản hợp kim.

Tiêu chuẩn và lựa chọn

Áp dụng ngưỡng tham chiếu trong đúng phạm vi tiêu chuẩn

NACE MR0175 / ISO 15156 đưa ra yêu cầu lựa chọn vật liệu cho môi trường có H₂S có áp suất riêng phần từ 0.05 psia (0.3 kPa) trở lên trong pha khí. Áp suất riêng phần bằng phần mol khí nhân áp suất tuyệt đối tổng:

Ví dụ phân tích

Ví dụ giếng ở áp suất tuyệt đối 4,000 psi với 50 ppm H₂S: (50 ÷ 1,000,000) × 4,000 = 0.20 psia. Gấp bốn lần ngưỡng — giáp hợp kim. Cùng 50 ppm đó trong một giếng 500 psi cho 0.025 psia, dưới ngưỡng, và giáp mạ kẽm với việc bôi mỡ đúng cách là có thể chấp nhận được. Riêng nồng độ thì không cho bạn biết điều gì; chính nồng độ nhân với áp suất mới là điều quan trọng.

Lưu ý về dạng công thức rút gọn

Công thức kinh nghiệm “ppm × psi ≥ 0.05, tránh giáp mạ kẽm” thiếu chuyển đổi ppm. Nếu hiểu theo nghĩa đen, sai lệch một triệu lần — 1 ppm trong giếng 1 psi cũng vượt ngưỡng. Bước ÷ 1,000,000 bị thiếu cần bổ sung để tính đúng áp suất riêng phần. Kết quả tính vẫn phải được áp dụng trong phạm vi tiêu chuẩn và đánh giá vật liệu, không biến thành quy tắc chọn giáp duy nhất.

CO₂

Một quy tắc hiện trường khác liên quan CO₂ nêu nồng độ phần trăm nhân áp suất đáy giếng tính bằng psi và tham chiếu khoảng 130 psia của CO₂ theo áp suất riêng phần. Phải đổi phần trăm thành tỷ phần trước khi tính và không dùng ngưỡng này làm tiêu chí vật liệu phổ quát. CO₂ ăn mòn theo kiểu mất kim loại đều trên bề mặt chứ không theo kiểu nứt, nên ít thảm khốc hơn và dễ dự đoán hơn — nhưng nó vẫn kết thúc sớm tuổi thọ hữu ích của lớp giáp mạ kẽm.

Tiêu chuẩn

Câu hỏi thường gặp

Cần cấp nào — S75, S77 hay MP35N?

S75 là một lựa chọn tham khảo cho môi trường chua vừa phải và CO₂. S77 và MP35N có thể được cân nhắc cho môi trường khắc nghiệt hơn theo giới hạn vật liệu, đồng thời xét và tải chuỗi thiết bị. Không có cấp phù hợp chung cho mọi giếng: đối chiếu thành phần và trạng thái vật liệu, môi trường, tải làm việc và kế hoạch kiểm tra/thay thế.

Có thể giữ cáp mạ kẽm và tăng bôi mỡ không?

Dưới ngưỡng NACE, mỡ bảo vệ trên một tuyến cáp đã dùng lâu là thực hành chính đáng. Trên ngưỡng đó, mỡ chỉ mua thêm thời gian chứ không hơn. Dạng hỏng hóc là giòn hydro bên trong sợi thép, không phải gỉ bề mặt, và mỡ thì không vào được bên trong sợi thép.

Vì sao tín hiệu của cáp hợp kim kém hơn?

Một nguyên nhân cần kiểm tra là điện trở vòng tăng. Trong dữ liệu so sánh, giáp hợp kim có điện trở gấp bốn đến sáu lần bản mạ kẽm và là đường dòng hồi của cấu tạo một ruột dẫn này. Xem bảng điện trở vòng trong Thông số; đồng thời kiểm tra đầu nối, nguồn, điện dung và tình trạng cáp.

Cần xử lý khác sau khi chạy giếng chua không?

Giáp hợp kim chịu ăn mòn nhưng không miễn nhiễm. Lưu chất còn trong kẽ giáp có thể tiếp tục gây hại. Làm sạch, làm khô và kiểm tra theo quy trình được phê duyệt, dùng chất làm sạch tương thích và kiểm soát phơi nhiễm — tương tự yêu cầu của cáp wireline một ruột dẫn thông thường , với quy trình phù hợp môi trường chua.

Cần thông tin gì để báo giá?

Phân tích lưu chất hiện tại với H₂S và CO₂ tính bằng ppm hoặc phần trăm, áp suất và nhiệt độ đáy giếng, độ sâu và trọng lượng chuỗi thiết bị. Xác nhận cơ sở áp suất tuyệt đối và các điều kiện ăn mòn, tải trước khi chọn cáp.