Siarkowodór jest jednym z niewielu czynników odwiertowych, które atakują elektronikę, zanim zaatakują stal. W studniach z kwaśnym gazem, w których stężenie H2S przekracza 5 procent objętości, gaz dyfunduje przez uszczelki elastomerowe, powoduje korozję połączeń lutowniczych, degraduje izolację płytek drukowanych i powoduje utratę kalibracji kwarcowych czujników ciśnienia, a operator na powierzchni obserwuje jedynie powoli pogarszającą się krzywą logarytmiczną. Odpowiedzią inżynierów na współczesne rejestrowanie produkcji nie jest pojedyncza-odporna na korozję powłoka, ale kompletna strategia pakowania: należy ponownie przemyśleć architekturę uszczelnienia, dobór materiałów, izolację czujnika i projekt telemetrii, aby elektronika odwiertu przetrwała tygodnie narażenia na kwaśne działanie, a nie godziny.
Uszczelniająca architektura dla kwaśnych środowisk
Pierwszą linią obrony jest hermetyczna obudowa ciśnieniowa, która utrzymuje płyn odwiertowy zawierający H2S-z dala od elektroniki. Uszczelnienia barierowe typu metal-do-metalu na każdym połączeniu obudowy eliminują ścieżki wytłaczania elastomeru, które występują w konwencjonalnych O-ringach, a przepusty szkło-do-metalu przenoszą linie zasilania i sygnałowe przez przegrodę bez ani jednej organicznej uszczelki na ścieżce. Tam, gdzie nie da się uniknąć elastomerów, narzędzie wybiera związki o wysokiej-fluorze i udokumentowaną odporność na pęcznienie kwaśnego gazu, a ponadto instaluje się nadmiarowe pierścienie barierowe, tak aby awaria pojedynczego uszczelnienia nie naraziła płytki drukowanej na działanie płynu z odwiertu.
Hermetyczne zespoły przepustowe są testowane pod kątem szczelności helem do wartości poniżej 1 razy 10 do minus 9 mbar litrów na sekundę
Kwalifikacja cyklicznych zmian ciśnienia obejmuje zakres od 0 do 100 MPa przez kilkaset cykli w celu potwierdzenia stabilności uszczelnienia
Stabilność czujnika pod wpływem wodoru
Czujniki ciśnienia i temperatury z konieczności znajdują się po płynnej stronie bariery, ponieważ muszą wyczuwać, co zawiera odwiert. Kwarcowy przetwornik ciśnienia pracujący w trudnych warunkach jest narażony na dwa zagrożenia: przenikanie wodoru do siatki kwarcowej powoduje zmianę częstotliwości rezonansowej oraz korozja H2S atakująca styki elektryczne przenoszące sygnał. Izolowanie elementu czujnikowego za cienką metalową membraną, która przenosi ciśnienie, ale blokuje dyfuzję gazu, w połączeniu z pozłacanymi-powierzchniami stykowymi utrzymuje dryft w granicach 0,02 procent pełnej skali w pełnym zakresie znamionowym od -20 do 200 stopni Celsjusza. Kompensacja temperatury jest stosowana cyfrowo w każdej próbce, dzięki czemu stany nieustalone cieplne podczas opadania narzędzia nie udają zdarzeń związanych z ciśnieniem.
Identyfikacja płynów w studniach kwaśnych
Rejestrowanie produkcji w studniach kwaśnych musi w dalszym ciągu odpowiadać na podstawowe pytanie, co i skąd płynie. Tuningowe-czujniki gęstości widełek i sondy pojemnościowe-wstrzymujące-wodę działają w bezpośrednim kontakcie z wytwarzanym płynem, dlatego wybór materiałów elektrody i widełek jest krytyczny. Widelce Inconel i Hastelloy są odporne na wżery w mokrym H2S, natomiast sam pomiar dielektryczny jest niewrażliwy na atak gazu, pod warunkiem, że izolacja elektrody pozostaje nienaruszona. Ta kombinacja pozwala zestawowi narzędzi zbudować pełny profil wielofazowy w odwiercie, w którym konwencjonalne narzędzie utraciłoby czujniki identyfikujące płyn w ciągu kilku dni. Cały ciąg, od głowicy kabla do dolnego czujnika, jest przystosowany do ciągłej pracy przy ciśnieniu w odwiercie 140 MPa i temperaturze-dolnego otworu wynoszącej 175 stopni Celsjusza, co odpowiada powłoce samego zbiornika kwaśnego.
Rozważania dotyczące kabli i telemetrii
Kabel przewodowy przesyłający zasilanie i dane do narzędzia do rejestrowania produkcji odpornego na H2S-również jest narażony na ataki kwaśne, ponieważ druty pancerne i izolacja są przez cały czas narażone na działanie gazu z odwiertu. Wybór kabla do zastosowań w trudnych warunkach preferuje-odporne na korozję stopy pancerne i izolację fluoropolimerową, podczas gdy protokół telemetryczny musi tolerować sporadyczną rezystancję styków bez utraty ramek danych. Dane telemetryczne-kodowane Manchesterem, które osadzają zegar w strumieniu danych, są odporne na tłumienie sygnału i szumy stykowe, a działanie w trybie-pamięci zapewnia rezerwę, dzięki czemu dane nigdy nie zostaną utracone nawet w przypadku spadku wartości telemetrii.
Kwalifikacja i wdrożenie w terenie
Każdy ciąg rejestrujący produkcję odporny na H2S- powinien wykazać swoją zdolność do pracy, zanim trafi do studni. Kwalifikacja zazwyczaj obejmuje standardowe-testy korozyjne NACE wszystkich zwilżanych materiałów, pełne-cykliczne cykle temperaturowe złożonego ciągu od minus 20 do 200 stopni Celsjusza oraz 72{{10}godzinne połączone testy ciśnienia i wygrzewania w temperaturze, które symulują miesiące ekspozycji w odwiercie w formie przyspieszonej. Globalny rynek analizatorów H2S i monitorowania kwaśnych gazów stale rośnie w miarę wydobywania się złóż kwaśnych na Bliskim Wschodzie i w Azji, a operatorzy coraz częściej wybierają odporne na korozję ciągi do pozyskiwania drewna jako standardowe wyposażenie tych odwiertów.
Wniosek
Ochrona elektroniki odwiertu przed siarkowodorem to problem opakowania wymagający hermetycznego uszczelnienia, stabilnej izolacji czujnika i niezawodnej współpracy telemetrii. Dobrze-wykonane narzędzie do rejestrowania produkcji odporne na H2S-zamienia żrące i wrogie-danych środowisko w takie, w którym operatorzy mogą rejestrować z taką samą pewnością jak w słodkich studniach. Seria narzędzi do rejestrowania produkcji odpornych na H2S- firmy China Vigor wykorzystuje tę kompletną strategię pakowania, pomagając operatorom bezpiecznie i dokładnie charakteryzować zbiorniki kwaśne.
Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z China Vigor pod adresem info@vigorpetroleum.com lub zadzwoń pod numer +0086 29 81161513.
