Upstream proces: Productie

Apparatuur voor putinterventie/spoelbuisunit

De praktische en veelzijdige Coiled Tubing Units (CTU's) zijn een soort veelzijdige interventieapparaten voor putmonden:

• Mechanisch en chemisch vegen en schoonmaken
• Boren en frezen
• Verankering
• Trippen (verwijderen en vervangen van een deel van het boorkoord)
• Vissen (voorwerpen uit de putmond halen)
• Hydraulische fracturering en refracturering
• De productie op gang brengen of opnieuw stimuleren

Hydraulische aggregaten leveren het nodige vermogen om de hijsmachines (kraan, zwanenhals) te bedienen, de slangen uit te rollen, in de putmond te duwen met een injector en de slangen weer op te rollen. Vanuit de controlecabine manoeuvreren operators met de mechanische en drukregelapparatuur (PCE). Meetapparaten op een CTU zijn onder andere druk- en temperatuursensoren bij de hydraulische aandrijfeenheid, krachtopnemers bij de injectorkop en drukmeters in de besturingscabine.

Putmond met kerstboom

Een putmond is het systeem van slangpilaren, haspels en adapters waaraan een verbuisingstreng is opgehangen en waaruit de ruwe olie/gas stroomt. Deze apparatuur, ook wel buiskop genoemd, heeft nog een andere belangrijke functie: het indammen van de onder druk staande putvloeistof (effluent).

Een verzameling kleppen, fittingen en smoorspoelen wordt gewoonlijk bovenop de boorkop gemonteerd. Deze reeks, die een kerstboom wordt genoemd vanwege de manier waarop de verschillende onderdelen zich vertakken, functioneert als een complexe kraan waarmee operators de stroom van het afvalwater naar pijpleidingen en tanks kunnen regelen en omleiden.

Mechanische manometers voor zwaar gebruik controleren de druk op de behuizing, de leidingen, de toevoerleiding en andere punten van de apparatuur. De elektronische druktransmitters en procestransmitters die op een kerstboom worden gebruikt moeten worden goedgekeurd als intrinsiek veilig of explosieveilig, zodat de productielocatie veilig blijft.

Zuigstaafpompsysteem

Zuigstangpompen, ook wel pumpjacks, oliepaarden of olieboortorens genoemd, staan overal in het landschap in olierijke gebieden. Het mechanisme is eenvoudig en effectief: Een slinger, aangedreven door de primaire aandrijving (elektromotor), beweegt de hefboomarm - die bestaat uit de loopbalk en een paardenkop aan één uiteinde - op en neer. Een putgepolijste zuigerstang, bevestigd aan de paardenkop en met schroefdraad door een draagstaaf, wordt door de boorkop en langs de lengte van de tubing ingebracht. (Hoe dieper de put, hoe langer deze staaf en dus hoe groter het oliepaard) De zuigerstang zuigt de putvloeistof langzaam op, dankzij een systeem van open-dicht-kleppen aan het einde van de stangstreng en de onderkant van de casing string (reeks pijpleidingen). Bij de putmond wordt de vloeistof omgeleid naar een stromingsleiding en vervolgens naar een opslagtank geleid voor later transport.

Met een manometer bij de putmond en een druktransmitter bij de toevoerleiding kunnen operators het verpompte effluent controleren en regelen. Een hellingssensor op de loopbalk volgt de beweging en positie van de gepolijste staaf, terwijl een speciaal ontworpen meetcel op de draagstaaf de kracht controleert die de gepolijste staaf ondervindt tijdens zijn opwaartse bewegingen. Deze informatie, die wordt vastgelegd op dynamometerkaarten, wordt gebruikt voor het analyseren van de pompomstandigheden in het boorgat en de efficiëntie van de zuigerstangeenheid.

Plunjerliftsysteem

Teruglopende productie maakt deel uit van de natuurlijke cyclus van een putmond, maar verschillende factoren kunnen de terugval versnellen. Een van deze factoren is vloeistofbelasting. Putvloeistof is een combinatie van aardgas en vloeistof. De kritische stroomsnelheid (CFR) van het gas is de minimale snelheid waarmee het gas moet reizen om de terugvalvloeistof op te tillen. Onder de CFR begint de put te laden. Als de boorgatvloeistof niet wordt verwijderd, daalt de productie en zal uiteindelijk helemaal stoppen.

Een plunjerlift, die idealiter geïnstalleerd wordt voordat de belasting een serieus probleem vormt, is een economische oplossing voor verticale putten. De enige stroom die dit mechanische systeem nodig heeft, kan van een klein zonnepaneel komen. De installatie begint met het plaatsen van een bumperveer, met behulp van een spiraalslang, onder in de verticale boorbuis; boven in de boorkop bevindt zich een smeertoestel waarin de vrijwerkende plunjer is geplaatst. Wanneer de elektronische regelaar merkt dat er belasting optreedt, sluit hij de motorklep om de stroming in de leiding te stoppen. Door deze actie komt de plunjer vrij, die door de vloeistoflaag (slug) valt en op de stootrand rust. Aangezien de put nu gesloten is, bouwt de druk zich binnenin op; wanneer de druk een vooraf bepaald niveau bereikt, gaat de motorklep weer open. Deze plotselinge drukverandering tilt de plunjer op, die de slak omhoog en uit de put duwt. De plunjer keert dan terug naar het smeertoestel, waardoor de aankomstsensor de motorklep opent die het gas weer laat stromen. De cyclus wordt automatisch herhaald wanneer de regelaar merkt dat er lading optreedt.

Plunjerliftsystemen vertrouwen op druksensoren en manometers om de hoeveelheid aardgasdruk in de leidingen en buizen te detecteren en zo het gebruik van de plunjer te optimaliseren. Gezien de aanwezigheid van explosieve gasdampen moeten intrinsiek veilige of explosieveilige drukomzetters worden gebruikt.

Progressief holtepompsysteem

Bijna alle olie- en gasbronnen kunnen wel een oppepper gebruiken, vooral volwassen putten waarvan het debiet afneemt. Een manier om de productiviteit in een verticale of gedevieerde put te verhogen is met een progressieve holtepomp (PCP), ook bekend als een progressieve holtepomp of een schroefpomp.

Dit kunstmatige liftsysteem bestaat uit een spiraalvormige metalen rotor (positieve ruimte) die in een elastomeerstator (negatieve ruimte) is geplaatst. De rotor, die als een intern tandwiel fungeert, draait binnenin de stationaire stator, die als een vast buitenste tandwiel fungeert. Putvloeistof komt binnen aan de aanzuigzijde en neemt de ruimte tussen de rotor en de stator in. Tijdens de werking van de pomp maakt de lob van de rotor contact met de lob van de stator, waardoor bij elke omwenteling een afgesloten holte ontstaat. Zo wordt de vloeistof geleidelijk via de putmond naar de oppervlakte gebracht. Dankzij de holtes kunnen PCP-systemen viskeuze olie, zand en andere vaste materialen verwerken die vaak voorkomen bij hydraulische breuken.

Met behulp van oppervlaktebewaking en -regeling met manometers en intrinsiek veilige of explosieveilige druktransmitters kunnen operators dit kunstmatige liftsysteem optimaliseren.

Gasliftsysteem

Sommige producerende putten hebben last van een trage doorstroming als gevolg van vloeistofbelasting. In een verticale put kan een plunjerlift deze vloeibare slak mechanisch verwijderen; horizontale putten die slecht stromen, kunnen baat hebben bij een op gas gebaseerd systeem met kunstmatige lift.

Een gasliftsysteem bootst een natuurlijke lift na door formatiegas aan te vullen met een externe bron. Eerst wordt op verschillende diepten langs de buitenkant van de slangenstreng een reeks doornen (holle cilinders) met kleppen geïnstalleerd. Vervolgens wordt gas onder hoge druk uit het compressorpakket in de annulus (ruimte tussen de binnenste slangenketting en de buitenste casing string) geïnjecteerd. Dit injectiegas komt elke doorn tegen en de klep van de cilinder gaat open om het gas de leiding in te laten stromen; tegelijkertijd gaat de klep ervoor dicht. Eenmaal binnen mengt het gas zich met de vloeibare slak - waardoor de dichtheid afneemt - en "borrelt" de putvloeistof omhoog. Nadat deze emulsie de oppervlakte heeft bereikt, scheidt de eenheid het vloeibare deel af, comprimeert het overblijvende gas en injecteert het opnieuw in de put totdat het gelifte gas wordt onttrokken naar leveringspunten.

Een gasliftsysteem bestaat uit inlaat- (zuig-) en uitlaatpoorten (afvoerpoorten), een motor, gaswassers om restvocht uit het gas te verwijderen en compressiecilinders. Met manometers, druktransmitters en weerstandsthermometers op de gaswassers kunnen operators de compressiefasen controleren en regelen. Niveau-meetinstrumenten geven het vloeistofniveau van olie en water in een tank aan, terwijl een magnetische vlotterschakelaar het vloeistofniveau in deze gaswassers controleert.

3-fasige afscheiders

De drie hoofdbestanddelen van het effluent van putmonden - water, olie en aardgas - bezinken vanzelf, omdat water zwaarder is dan olie, dat zwaarder is dan gas. Een 3-fasenscheider versnelt en regelt dit proces zodat het water uit de emulsie kan worden verwijderd en de gescheiden koolwaterstoffen naar hun respectieve bestemmingen kunnen worden geleid en verkocht.

Er zijn verschillende types 3-fasige afscheiders en elk beschikt over verschillende interne componenten voor afscheiding en interfacecontrole. In het algemeen, of het nu in een horizontale of verticale afscheider betreft, komt de emulsie de tank binnen en raakt een inlaatwisselaar; deze actie breekt de oppervlaktespanning van de vloeistof om het gas vrij te kunnen maken. Het vloeibare deel zakt vervolgens naar de onderste helft van de tank, waar het op natuurlijke wijze wordt gescheiden in olie en water. Een niveauregelaar op deze vloeistof-vloeistof interface signaleert een dumpklep om water te laten wegvloeien als dat nodig is om de juiste interfacehoogte te handhaven. Een andere niveauregelaar vertelt de oliedumpklep wanneer deze moet openen en sluiten om het juiste oliepeil te handhaven. Ondertussen stijgt het gas naar de bovenkant van de tank, gaat het door een druppelvanger en verlaat het de tank via de bovenste regelklep, die tevens de druk in de tank constant houdt. Eén inlaat, drie uitlaten.

Niveausensoren op de interfaces olie-water en olie-gas openen en sluiten dumpkleppen. Manometers meten de druk van de olie wanneer die de afscheider verlaat en de pijpleiding binnengaat, terwijl intrinsiek veilige of explosieveilige druktransmitters de gasuitlaatklep regelen. Met bimetaalthermometers en RTD-sensoren kunnen operators de temperatuur in de tank en de gasuitlaatleiding controleren. Sonische restrictieopeningen worden gebruikt om de kleppen te beschermen tijdens gasdepressie.

Tanks voor chemische toevoegingen

Tijdens de productiefase worden chemicaliën toegevoegd in het boorgat, bij de putmond, voor of tijdens de scheiding, en in opslagvaten. Er zijn veel redenen om putvloeistof en ruwe olie te behandelen:

• Voorkomt kalkvorming en aanslag
• Ontmengt het effluent
• Gaat schuimvorming tegen
• Bevordert vlokvorming van oliedruppels
• Voorkomt corrosie en ijsvorming
• Doodt algen, schimmels en bacteriën
• Verbetert de stroming van viskeuze koolwaterstoffen (paraffine, asfalt, enz.)
• Beperkt weerstand in pijpleidingen

Tanks voor chemische toevoegingen vereisen een systeem van niveau-indicatoren, niveausensoren, manometers en druktransmitters. Deze instrumenten voor zwaar gebruik helpen olie- en gasproducenten om de condities in vaten en pijpen te bewaken ten behoeve van efficiënte werkzaamheden.

Productietanks

Productietanks vormen de laatste fase van het upstream olie- en gasproces. Nadat het effluent van de put door een driefasige afscheider is gegaan, worden de hoofdbestanddelen naar enorme opslagtanks geleid in afwachting van behandeling en afvoer (voor geproduceerd water) of verkoop aan midstreambedrijven (voor olie en aardgas).

Niveaumeting is essentieel in deze olie- en wateropslagtanks, waarbij het volume wordt bewaakt om:

• Inventaris te bepalen en beheren
• Transportbehoeften te berekenen
• Overstromingsomstandigheden te voorkomen

Met dompeldruktransmitters kunnen producenten de niveaus van hun verkoopbare bronnen nauwkeurig controleren. Intrinsiek veilige transducers bieden extra bescherming in gevaarlijke toepassingen, terwijl een roestvrij stalen behuizing met hoge beschermingsgraad de betrouwbaarheid van het instrument op lange termijn garandeert. Voor extra stabiliteit en bescherming tegen turbulentie en verstopping gebruikt u een WIKA LevelGuard^TM met de onderdompelbare druksensor.

Fakkelpijp

Tijdens de productie is het doel om zoveel mogelijk van de natuurlijke hulpbronnen te verwerven en te verkopen. Om veiligheids- en logistieke redenen moet een deel van het gewonnen gas echter op andere manieren worden beheerd. Een methode om de overdruk die soms in apparatuur ontstaat te verminderen is door te ontluchten, maar dat veroorzaakt luchtvervuiling. Affakkelen, de gecontroleerde verbranding van methaan en vluchtige organische stoffen (VOC's) in afvalgas, is veel beter dan afblazen, omdat het ≥98% van het methaan en de VOC's vernietigt voordat ze in de atmosfeer terechtkomen.

Een fakkelpijp is een relatief eenvoudig systeem. De afvalgasstroom gaat de knock-out trommel in, waar een drukval wordt gecreëerd die vocht en condensaten uit het gas verwijdert; deze stap is nodig omdat het verbranden van vloeibare koolwaterstoffen een gevaarlijke situatie creëert voor mensen, apparatuur en het milieu. Het ontmengde gas gaat vervolgens de fakkelbuis in en omhoog naar de smalle fakkelpijp. Bovenaan zit de fakkelpunt met een waakvlam eronder om het afvalgas te ontsteken.

Gasfakkelsystemen hebben een assortiment sensoren nodig om veilig en efficiënt te kunnen werken. Niveaumeters en vlotterschakelaars in uitklopvaten dienen om de hoeveelheid vloeistof in de vaten te regelen en te controleren. Thermokoppels, thermowells (inclusief die met de ScrutonWell® ontwerp) en temperatuurtransmitters aan de basis en het uiteinde van een fakkelpijp helpen ervoor te zorgen dat het gas en de vlam heet genoeg zijn om de resterende koolwaterstoffen volledig om te zetten in water en CO₂. Massadebietmeting met een ultrasone debietmeter is zelfs mogelijk wanneer de gassamenstelling tijdens de werking verandert. De behuizing van de debietmeter kan worden aangepast aan de van toepassing zijnde leidingklasse.

Kalibratiediensten en kalibratietechnologie

Bent u op zoek naar geschikte kalibratieapparatuur voor uw toepassingen? Een overzicht van ons uitgebreide assortiment kalibrators. Gebruik onze kalibratiedienst voor druk-, temperatuur-, kracht-, debiet- en elektrische meetinstrumenten en SF6-meetinstrumenten. We kalibreren uw referenties en testapparatuur onafhankelijk van fabrikanten in onze ISO 17025 geaccrediteerde kalibratielaboratoria, of direct bij u op locatie. Met ons wereldwijde en ervaren team staan we voor u klaar. Als een instrument defect raakt, ondersteunen we u graag met onze reparatie-expertise om uw instrumenten weer aan de praat te krijgen.

Installatiediensten

Ons gekwalificeerde personeel ondersteunt u bij de installatie en inbedrijfstelling van uw instrumentatie op locatie en is een competente en beschikbare servicepartner. Dit omvat supervisie, installatie, laswerk, probleemoplossing, reparatie, analyse en inspectie. We zijn het juiste aanspreekpunt voor zowel nieuwe projecten als onderhoudsmaatregelen bij shutdowns en in geval van ongeplande uitval. Ons wereldwijde team kan u bijvoorbeeld ondersteunen bij het installeren van uw temperatuurmeetinstrumenten.

Service voor scheidingsmembraansystemen: vervanging, reparatie en optimalisatiediensten

Met WIKA's reparatiedienst voor scheidingsmembranen kunnen de totale kosten van het scheidingsmembraansysteem aanzienlijk worden verlaagd. Deze service wordt zowel voor WIKA scheidingsmembraansystemen als voor systemen van andere erkende fabrikanten aangeboden. Afhankelijk van het soort toepassing is de levensduur van de procestransmitter langer dan die van de onderdelen die met het procesmedium in aanraking komen. Daarom moeten in zeldzame gevallen defecte membraanafdichtingssystemen volledig worden vervangen, d.w.z. inclusief de procestransmitter. Door de procestransmitter te hergebruiken, biedt WIKA een servicepakket met duidelijke kostenbesparingen.

...nog veel meer diensten

Met WIKA's competente en ervaren Service Centers ondersteunen we u graag met diverse andere diensten, zoals trainingen. Neem contact op met de verantwoordelijke contactpersoon in uw regio.