NO334539B1 - Fremgangsmåte for voksfjerning - Google Patents

Abstract

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å fjerne voks fra rørledninger og annet utstyr omfattende å oppnå en kaldstrøm ved å. varme opp rørledningen eller utstyret over hovedmassestrømtemperaturen i en kort tidsperiode som derved tillater vokslaget å bli revet fra overflaten.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å fjerne faststoff som bygges opp i et system eller rørledning som inneholder eller transporterer fluid. Foreliggende oppfinnelse vedrører spesielt en fremgangsmåte for å fjerne voks fra rørledninger og annet utstyr anvendt for transport av råolje.

Voksavsetning på den indre veggen av oljerørledninger er et alvorlig problem i infra-strukturen av dagens oljeproduksjon: Når varm olje strømmer gjennom en rørledning med kalde vegger vil voks avsettes og feste seg til veggene. Dette vil i sin tur redusere tverrsnittsarealet av rørledningen som uten riktige mottiltak fører til et trykktap og til syvende og sist til en fullstendig tilstopping av rørledningen.

Eksisterende teknologier som behandler problemet inkluderer:

Pigging: mekanisk avskraping av voksen fra rørveggen ved regelmessige

intervaller.

Kjemisk inhibering: tilsetning av kjemikalier som hindrer voksavsetning. Elektrisk oppvarming: varmekabler rundt rørledningen som holder rørledningen varm (over voksdannelsestemperaturen).

Pigging er en kompleks og kostbar operasjon. Dersom ingen loop er tilgjengelig, må piggen innsettes undervanns ved bruk av fjernbetjente redskaper. Det er også en risikofylt operasjon, per i dag er det ingen sikker måte å måle/forutsi mengden av voksavsetning i rørledningen. Dette medfører risikoen at mer voks er avsatt enn pluggdiameteren er designet for, som resulterer i en fastsatt plugg.

Kjemisk inhibering er kostbart på grunn av det faktum at ytterligere rørledning må bygges som leverer kjemikalier til brønnhodet og kjemikaliene i seg selv er kostbare. Kjemisk inhibering er også ineffektivt ettersom det for tiden ikke er noen tilgjengelige kjemikalier som fullstendig reduserer voksavsetning. Det er derfor alltid et behov for ytterligere pigging. Videre er kjemikaliene som anvendes klassifisert som miljømessig meget problematiske.

Elektrisk oppvarming over voksdannelsestemperaturen er meget kostbart, spesielt i de kaldere geografiske områdene, grunnet både høye installasjons- og driftskostnader. Følgelig er elektrisk oppvarming ikke mulig for langdistanse transport.

Andre kjente fremgangsmåter er beskrevet i kjent teknikk, der: US 6,070,417 Bl beskriver en fremgangsmåte for å fremstille en slurry der faststoffene blir utfelt og fjernet mekanisk fra overflaten på hvilken de felles ut.

US 6,656,366 Bl beskriver en fremgangsmåte for å redusere oppbygning av faststoff i hydrokarbonstrømmer fra brønner. Den beskrevne fremgangsmåten er basert på avsetning ved kjøling og mekanisk fjerning av avsetningen.

Med dagens teknologi er langdistanse multifasetransport av voksfluider hovedsakelig begrenset grunnet vokskontroll. Pigging er ikke mulig over slike store distanser og elektrisk oppvarming er begrenset av kostnader. Å transportere voks som faste partikler i en kald strøm er en velkjent ide som er under utforskning av mange grupper (kalt "cold flow" eller "slurry flow"). Kaldstrøm (cold flo w) er betraktet som å være én av de lovende kandidatene for å omgå dette problemet. Som nevnt over er problemet med kaldstrøm hvordan voks i kjølesonen skal takles. Løsningen foreslått her tilveiebringer en måte å blande vokspartikler inn i strømmen.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny fremgangsmåte for å fjerne voksavsetninger som er kostnadseffektiv både å installere og drifte, som kan anvendes for langdistanse transport og som kan tilpasses for forskjellige situasjoner.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for å fjerne voks som avsettes på en indre vegg i kontakt med en fluidstrøm som inneholder oppløst voks, særpreget ved at fremgangsmåten omfatter trinnene av å a) kjøle ned den indre veggen og fluidstrømmen til en temperatur ved eller under voksdannelsestemperaturen for voksen, for å avsette den oppløste voksen på den

indre veggen;

b) deretter bringe den avsatte voksen i fluidstrømmen hovedsakelig i formen av partikler, kjennetegnet ved at den indre veggen varmes opp til en temperatur

hvorved den avsatte voksen løsner fra den indre veggen hovedsakelig i formen av faste partikler som transporteres nedstrøms av fluidstrømmen, idet partiklene har liten eller ingen tendens til å avsettes på de indre veggene.

Anordning for å utføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Andre aspekter av foreliggende oppfinnelse er beskrevet i de uavhengige kravene.

Fluidstrømmen på hvilken foreliggende oppfinnelse kan anvendes kan være en enkelfase- eller multifasestrøm, omfattende hydrokarboner og valgfritt H2O og/eller gasser slik som CO2, H2S etc. og/eller salter og/eller additiver slik som forskjellige inhibitorer. Fordelaktig kan foreliggende oppfinnelse anvendes på utstyr som transporterer råolje.

Det utfellende materialet her referert til som "voks" og som anvendt innen dette dokumentet refererer til faststoff som felles ut fra fluider grunnet termodynamiske endringer. Disse faststoffene inkluderer faststoffer som typisk er løst i råolje ved borehullbetingelser slik som asfaltener, høyere parafiner, hydrater, og uorganiske og organiske salter. Sammensetningen av voksen vil avhenge av opphavet av fluidstrømmen.

"Voksdannelsestemperaturen" er den høyeste veggtemperaturen ved hvilken voksut-felling observeres. Den nøyaktige temperaturen vil avhenge av fluidsammensetningen. Imidlertid kan en fagperson lett oppnå denne verdien for eksempel gjennom enkel eksperimentering.

" Hovedmassestrømtemperaturen" er temperaturen av fluidstrømmen før avkjølings-trinnet.

Foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet i mer detalj med referanse til den vedlagte figur 1. Figuren viser vokstykkelsen over tid med en endring i temperatur.

Hovedideen med foreliggende oppfinnelse er basert på de eksperimentelle funn beskrevet i eksempel 1 og figur 1 (se under). Det ble overraskende oppdaget at det er mulig å løsne allerede avsatt voks fra en rørledningsvegg ved å øke veggtemperaturen. Det viktige punktet er å løsne voksen som en fast del, ikke å smelte voksen. Å smelte voksen ville gjenoppløse den i strømmen og avsette den igjen lenger fram nedstrøms på veggen, som ikke er ønskelig. Når voksen rives av fra veggen som faste partikler kan disse imidlertid transporteres nedstrøms uten å avsettes på veggene. Utfordringen er å finne en måte å kjøle ned strømmen, slik at voks kan felles ut, men å sikre at den utfelte voksen ikke blokkerer kjølesonen. I stedet må den utfelte voksen kontinuerlig blandes inn i strømmen. Fremgangsmåten som foreslås for å oppnå dette er å anvende pulsert varme.

Oppfinnelsen er basert på å anvende varme som ikke løser voks, men å løsne voks som derved muliggjør transport av voks som partikler, som har ingen eller meget liten tendens for å avsettes på veggene eller andre overflater.

I et første aspekt av foreliggende oppfinnelse kan fremgangsmåten anvendes på eksisterende rørledninger med direkte elektriske varmekabler installert. I stedet for å holde rørledningen varm kontinuerlig bør oppvarming slås av som en standard. Kun når oppbygningen av voks har oversteget en viss grense vil oppvarming bli slått på for et kort tidsrom. Dette vil løsne den avsatte voksen som i sin tur vil bli transportert ned-strøms. For å unngå at for store mengder løsner samtidig ville en ytterligere forbedring være å ikke slå på oppvarmingen for hele rørledningen, men kun for et segment om gangen.

I et andre aspekt av foreliggende oppfinnelse for rørledninger uten elektrisk oppvarming installert, er det nødvendig å installere en varmeveksler for å kjøle ned brønnstrømmen før den går inn i rørledningen. Kaldt sjøvann kan anvendes som kjølemedium. All voksavsetning vil bli begrenset til varmeveksleren.

Det er to måter å holde varmeveksleren ren under pulsert varme:

• Anvende elektrisk oppvarming: installere varmekabler rundt varmevekslerrøret.

Disse vil normalt være slått av, men når oppbygning av voks i varmeveksleren overstiger en forhåndsbestemt grense vil varmen bli slått på, og voksen løsner og transporteres bort som faste deler med fluidstrømmen. • Anvende varmt vann: under standard drift vil varmeveksleren varme opp sjøvann. Dersom dette varme vannet kan lagres, kan det anvendes periodisk for å skylle varmeveksleren med varmt vann med den samme effekten som å slå på elektrisk varme. På denne måten er ingen elektrisk krafttilførsel nødvendig. I tillegg vil utskylling med varmt vann fjerne/drepe enhver organisk avsetning som kan oppstå på utsiden av varmeveksleren.

I det første aspektet av oppfinnelsen, for anvendelse med eksisterende rørledninger med direkte elektrisk oppvarming installert, vil det forskjellige oppvarmingsregimet over føre til en dramatisk senking i nødvendig energi (>90%). I tillegg, dersom det skulle være et problem med det nye oppvarmingsregimet, er det alltids reserveløsningen med å slå på oppvarmingen kontinuerlig for å smelte voksen som derved tilveiebringer en sikker måte å holde rørledningen åpen.

For løsningen ifølge det andre aspektet av foreliggende oppfinnelse, med en varmeveksler, er én fordel at ingen installasjoner i strømningsbanen er nødvendig, i motsetning til løsningene beskrevet i for eksempel US 6,070,417 eller US 6,656,366 Bl.

For muligheten med elektrisk oppvarming, er en ytterligere fordel at det ikke er noen bevegelige deler i det hele tatt, som reduserer mulighetene for svikt.

For muligheten med varmt vann som varmemedium, er ytterligere fordeler at ingen ekstern energitilførsel for oppvarming er nødvendig, og at varmtvannsskylling rengjør varmeveksleren for organisk groing.

Det følgende eksempelet er inkludert for å illustrere oppfinnelsen og det bør ikke tolkes som å begrense omfanget av patentet som er definert av kravene.

Eksempel

Figur 1 viser resultatene fra et eksperiment i en voksrigg i Porsgrunn: et vokskondensat sirkuleres ved konstant temperatur (20°C) gjennom en rigg. Riggen avkjøles fra utsiden ved et ringvolum med vann.

Under de første 17 dagene var vannet i ringvolumet ved 10°C for å stimulere en kontinuerlig oppbygging av voks i riggen.

Etter 17 dager ble vanntemperaturen økt til 15°C slik at temperaturforskjellen kondensat/vann ble redusert. Dette gjorde at voksoppbyggingen gikk saktere.

Etter 22 dager ble vanntemperaturen økt til 20°C slik at temperaturen mellom vann og kondensat var den samme. Etter 1 dag løsnet plutselig voksen som tidligere var avsatt og ble transportert nedstrøms med kondensatet. Etter stans og åpning av riggen ble den funnet å være ren uten noe voks på veggene.

En forklaring på løsrivelsen er at under økning av veggtemperaturen endres voks-strukturen nær veggen. Dette i sin tur reduserer adhesjonskreftene som får voksen til å sitte fast på veggen. Når adhesjonskreftene blir mindre enn de turbulente skjærkreftene vil voksen bli revet fra veggen.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for å fjerne voks som avsettes på en indre vegg i kontakt med en fluidstrøm som inneholder oppløst voks, fremgangsmåten omfatter å: a) kjøle ned den indre veggen og fluidstrømmen til en temperatur ved eller under voksdannelsestemperaturen for voksen, for å avsette den oppløste voksen på den indre veggen; b) deretter bringe den avsatte voksen i fluidstrømmen hovedsakelig i formen av partikler,karakterisert vedat den indre veggen varmes opp til en temperatur hvorved den avsatte voksen løsner fra den indre veggen hovedsakelig i formen av faste partikler som transporteres nedstrøms av fluidstrømmen, idet partiklene har liten eller ingen tendens til å avsettes på de indre veggene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat varigheten av oppvarmingstrinnet er kortere enn utfellingstrinnet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat trinnene gjentas ved regelmessige intervaller.

4. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav,karakterisert vedat den indre veggen er den indre veggen av en rørledning utstyrt med elektriske varmekabler.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert vedat oppvarmingstrinnet utføres ved forskjellige tider for forskjellige seksjoner av rørledningen.

6. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1-3,karakterisertv e d at den indre veggen er lokalisert inne i en varmeveksler.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedat kjøletrinnet utføres ved å la kaldt vann passere gjennom varmeveksleren.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedat oppvarmingstrinnet utføres ved elektrisk oppvarming av varmeveksleren.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedat oppvarmingstrinnet utføres ved å la varmt vann passere gjennom varmeveksleren.

10. Anordning for å utføre fremgangsmåten ifølge ethvert av kravene 1-9.