Upstream proces: Boren

Boorinstallatie

Boorinstallaties variëren sterk in grootte en bevinden zich offshore of op het land, variërend van compacte mobiele units tot permanente constructies ter grootte van wolkenkrabbers. Een draaitafel of, als alternatief, een bovenaandrijving roteert de hele boorkolom met de boor onderin die kolom. Ongeacht de grootte, locatie of het type booreiland hebben deze machines maar één doel: diep in het reservoir van een olieveld boren om koolwaterstoffen te winnen.

Voor veilige en efficiënte werkzaamheden heeft elk booreiland een groot aantal sensoren nodig. Deze variëren van de temperatuurgecompenseerde spannings-/compressiekrachtomvormers in het kroonblok tot niveau- en druksensoren in boorvloeistofapparatuur. Weerstandsthermometers, met dunne-filmtechnologie die bestand is tegen zware trillingen en pulsaties, helpen bij het bewaken van de conditie van de vele pompen en motoren die het boren van putten mogelijk maken.

Modderpomp

Terwijl de boor en de boorpijp door de aarde graven, sturen een of meer modderpompen een slurry onder extreem hoge druk door het boorgat - meer dan 7.000 psi (483 bar) bij diepboringen. Deze boormodder heeft verschillende functies:

• Smeert en koelt de boor
• Spoelt de put van boorgruis
• Zorgt voor compensatiedruk om te voorkomen dat formatievloeistoffen het gat binnendringen

Deze boorvloeistof keert vervolgens terug naar de oppervlakte via de annulus, d.w.z. de ruimte tussen de drill string en de boorput.

Een modderpomp heeft een voedingszijde met een motor en een vloeistofzijde met poorten. Een hamerwartel druktransmitter met een dik corrosiebestendig meetelement is gekoppeld aan een IS (intrinsiek safe) barrière om de procesdruk bij de zuig- en perspoorten te bewaken. Een manometer met membraandichting geeft ook een lokale indicatie van de uitlaatdruk van de pomp. In sommige modderpompconfiguraties wordt een manometer gebruikt om de druk te controleren van de olie die de lagers en afdichtingen van de machine smeert.

Blowout preventer en BOP-sluiteenheid

Er is sprake van een blow-out wanneer formatie vloeistoffen, waaronder zeer ontvlambare koolwaterstoffen, ongecontroleerd uit de put stromen. Blowout preventers (BOP's) en BOP-sluiteenheden voorkomen deze gevaarlijke situatie.

De BOP, die stevig bovenop een boorput is gemonteerd, is een reeks kleppen die zijn ontworpen om een olie- en gasbron te controleren en - indien nodig - af te sluiten in het geval van een kick (onverwachte instroom van vloeistoffen in een boorput). Manometers vormen samen met intrinsiek veilige of explosieveilige druktransmitters een belangrijk onderdeel van dit besturingssysteem voor boorputten.

Een sluiteenheid gebruikt voorgevulde stikstof blaasaccumulatieflessen, hydraulische vloeistof en elektrische en luchtpompen om druk te genereren voor het bedienen van meerdere functies op de BOP-stapel. Een aanvulling van manometers, druktransmitters en niveausensoren zorgt ervoor dat dit veiligheidsmechanisme goed werkt wanneer dat nodig is.

Cementeringsunit

Cementeren speelt een belangrijke rol bij het boren. Nadat de gewenste diepte is bereikt, wordt het boorkoord verwijderd en wordt de casing ingebracht. Primaire cementering sluit de verschillende formatiezones - olie, gas, water - af van de boorput. Het vult ook de annulus om de behuizing stevig op zijn plaats te houden, voorkomt dat deze corrodeert en beschermt tegen ondergrondse druk. Secundair cementeren is om een primaire cementering te repareren of te corrigeren, of om een put die leeg is te dichten.

Een cementeringsunit op een booreiland, gemonteerd op een skid of oplegger, krijgt water, droog cement, modder en speciale additieven toegevoerd vanuit opslagtanks. Vervolgens worden de componenten gemengd tot een slurry van lood en een slurry van staartmateriaal, waarna ze in de behuizing en in de annulus worden geïnjecteerd. Via een bedieningspaneel op de cementeringsunit kan de operator het debiet en de dichtheid van de slurries regelen, de druk controleren en andere parameters regelen. Geïntegreerd in de drukbewaking is de hamerkoppeling voor druktransmitters, die ontworpen is voor extreem hoge drukken en bestand is tegen de abrasieve kwaliteit van het cementmengsel.

Moddertank

Moddertanks zijn grote vaten met meerdere segmenten voor het behandelen, mengen en opslaan van de aangepaste vloeistof die een modderpomp tijdens het boren in en uit een boorput laat circuleren. Na terugkeer naar de oppervlakte wordt de gebruikte modder door verschillende compartimenten in de actieve tank gepompt:

• 1. Aanzuigtank in afwachting van filtering
• 2. Systeem voor vaste stoffen om boorgruis (steenslag, zand, enz.) af te scheiden
• 3. Ontgasser om ingesloten lucht en aardgas te verwijderen
• 4. Chemicaliëntank voor extra behandeling, indien nodig
• 5. Agitator om het mengsel opnieuw te homogeniseren

Na het reinigen is de boorspoeling klaar voor hergebruik. Reservestanks slaan overtollige modder en zware modder op voor kicks en andere noodgevallen.

Met niveausensoren kunnen operators de vloeistof in elk van deze compartimenten controleren. Maar nog belangrijker is dat niveaumetingen problemen tijdens het boren aan het licht kunnen brengen:

• Een volumetoename geeft aan dat er water of formatievloeistoffen (olie, gas) de boorput binnenkomen.
• Volumeverlies geeft aan dat de boorspoeling via scheuren in de formatie terechtkomt.

Elke niveausensor die in moddertanks wordt gebruikt, moet geschikt zijn voor gevaarlijke gebieden. Het instrument moet ook robuust zijn, omdat boorspoeling vaak corrosief, stroperig en schurend is met zwevende vaste deeltjes. Er kunnen veel soorten niveausensoren worden gebruikt in moddertanks, maar de meest robuuste en onderhoudsvrije optie is een intrinsiek veilige onderdompelbare druksensor die kan worden gebruikt om zowel de vloeistofdichtheid als de hydrostatische druk te meten. Een antiklonterhulpstuk biedt stabiliteit en extra bescherming tegen slib, turbulentie en fysieke schade.

Waterreservoirs

Op een boorlocatie injecteert een modderpomp een vloeistof in een boorgat om de boor te smeren en af te koelen, om de boorput schoon te spoelen van boorgruis en om de egalisatiedruk te leveren die voorkomt dat formatievloeistoffen de boorput binnendringen. Dit gespecialiseerde mengsel is op water- of oliebasis, afhankelijk van de geologische formatie, economische overwegingen, milieuregelgeving, het gewenste doel van de modder en andere factoren.

Ongeacht de vloeistof die als continue fase wordt gebruikt, is water bijna altijd een bestanddeel - in verschillende percentages - van boorspoeling. Water wordt opgeslagen in enorme tanks, klaar om naar moddertanks te worden geleid en met andere componenten te worden gemengd.

Dompeldruksensoren meten nauwkeurig en betrouwbaar het niveau in de watertanks van een boorlocatie en zorgen ervoor dat het water niet overloopt en de tank niet droogloopt. Een WIKA LevelGuard^TM biedt extra stabiliteit voor de druksensor en beschermt het instrument verder tegen turbulentie en belasting.

Smoorspruitstuk

Smoorspruitstukken vormen een belangrijk onderdeel van het boorputcontrolesysteem van een booreiland. Tijdens een kick wordt de blowout preventer (BOP) gesloten, terwijl de formatievloeistof en boorspoeling die uit de annulus stroomt, naar de smoorleiding en door het samenstel van pijpen, fittingen en kleppen van het spruitstuk wordt geleid. Het smoorspruitstuk voert de lichtere boorspoeling af om onder de MAASP (maximaal toegestane annulus oppervlaktedruk) te blijven, terwijl zware modder uit de reservemoddertank door het gat wordt gepompt om de controle over de put terug te krijgen. Via alternatieve paden in het smoorspruitstuk kunnen operators de stroom naar behoefte omleiden door kleppen te sluiten en te openen. Sommige smoorspoelen worden handmatig bediend, terwijl andere hydraulisch (op afstand) worden bediend.

Drukmeters en druktransmitters - integrale onderdelen van een smoorspruitstuksysteem - bevinden zich op verschillende locaties, waaronder:

• Waar de smoorleiding het spruitstuk ontmoet (één leiding)
• Waar het spruitstuk vloeistoffen afvoert naar een put en/of moddertank (meerdere leidingen)

Om betrouwbaarheid en veiligheid te garanderen, moeten de druksensoren op een smoorspruitstuk aan de volgende eisen voldoen:

• Hoge nauwkeurigheid en minimale responstijd
• Corrosie- en schuurbestendigheid
• Hoge bescherming tegen weersinvloeden (IP-klasse)
• Goedkeuring voor gevaarlijke gebieden (intrinsiek veilig, explosieveilig, enz.)