Öl- und Gasbetreiber in der Nordsee.
Überwachung des mitgerissenen Sandes im Upstream-Bereich an mehreren Bohrlochköpfen.
Eine Offshore-Plattform in der Nordsee nahm Ende 2015 den Betrieb auf. Einer ihrer Schwerpunkte lag dabei darauf, die langfristige Anlagenintegrität zu erhalten. Die Strategie des Betreibers im Hinblick auf das Sandmanagement bestand darin, die operative Effizienz zu maximieren und gleichzeitig die Sicherheit und Integrität der Anlage damit in Einklang zu bringen. Seit der ersten Erdölförderung verzeichnet die Plattform eine hohe Produktionseffizienz von mehr als 97 %. Dieses hohe Niveau will sie natürlich aufrechterhalten.
Die Herausforderung bei so hohen Produktionsraten besteht darin, dass Bohrlöcher wahrscheinlich nach relativ kurzer Zeit Sand produzieren, insbesondere in sandgefährdeten Lagerstätten, oder wenn Lösungen zur Maximierung der Kohlenwasserstoffrückführung eingesetzt werden. Eines der Hauptprobleme bei der Sandproduktion besteht darin, dass in den erzeugten Flüssigkeiten mitgerissene Sandpartikel abrasiv wirken, so dass Rohrleitungen, Ventile und andere Oberflächengeräte verschleißen. Mit der Zeit kann diese Erosion zu Metallverlust, Rohr- oder Ventilausfällen und zu sogar Leckagen führen. Dies kann eine echte Gefahr für die Integrität der Anlage darstellen und den Betreiber möglicherweise zwingen, die Produktionsraten zu reduzieren, um die mitgerissenen Sandmengen zu minimieren. Das aber würde die Betriebseffizienz beeinträchtigen. Schätzungen zufolge verursacht ein Produktionsabfall um 5 % an diesem Standort pro Tag Umsatzausfälle i.H.v 285.000 US-Dollar.
Der Betreiber entschied sich dafür, alle 15 Bohrlöcher mit Sandakustikmonitoren (SAM) von Emerson auszustatten (Abbildung 1), um seine vorhandenen Emerson-Sandsonden mit Prozesseingriff zu ergänzen. Die akustischen Detektoren können sofort erkennen, wenn Sand vorhanden ist, da sie die Ultraschallwellen der einschlagenden Partikel in ein quantifiziertes Ausgangssignal umwandeln. Alle Detektoren wurden mittels Sandinjektion kalibriert, um eine präzise Quantifizierung der mitgerissenen Sandmengen zu ermöglichen und so ein gutes Verständnis für das konkrete Erosionsrisiko zu gewinnen. Parallel dazu korreliert die Leistung der akustischen Detektoren mit der Erosionsrate und dem geschätzten Wanddickenverlust anderer Sensoren. Dies erhöht das Vertrauen in die Messung und sorgt für noch mehr Sicherheit im laufenden Betrieb.
Dank der hohen Empfindlichkeit der SAM-Sensoren von Emerson werden die Bohrstellen kontinuierlich überwacht, so dass Sandablagerungen selbst in Bohrstellen mit extrem niedriger Sandkonzentration in der Flüssigkeit in Echtzeit erfasst werden. Die Bohrstellen haben hier Sandraten im Bereich zwischen Null und bis zu 0,0015 g/s und eine Metallverlustrate unter 0,001 mm/Jahr gemeldet (Referenzdaten von Januar 2024). Mit diesen wichtigen Leistungsindikatoren kann der Betreiber die hohe Ölproduktion mit der Gewissheit aufrechterhalten, dass die Integrität der Anlage nicht beeinträchtigt wird.
Die nachstehende Grafik zeigt die Daten einer der Bohrstellen. Hier zeigt sich eine vernachlässigbar geringe Sandansammlung von weniger als 1 kg im Laufe eines Monats, was auf eine Sandrate von maximal 0,0003 g/s schließen lässt. Die Grafik zeigt: 1) Strömungsgeschwindigkeit: 2/635 m/s, 2) Geschätzter Metallverlust: < 0,001 mm/Jahr und 3) kumulierte Sandmasse: <1 kg/Monat mit einer Sandrate von 0,0003 g/s.
In Anbetracht der geringen Sandrate zeigt das Diagramm keine spürbare Veränderung der Metallverlustkurve an. Dies verdeutlicht, dass ein solches Niveau der Sandproduktion keine wesentlichen erosiven Auswirkungen auf Rohre oder andere erfolgsbestimmende Komponenten der Bohrstelleninfrastruktur hat.
Wenn die Sandmasse oder die Sandrate an einer der Bohrstellen den unteren Schwellenwert überschreitet, löst dies einen Alarm aus, auf den der Bediener sofort mit datengesteuerten Anpassungen reagieren und die Produktionsraten optimieren kann.
Durch die Echtzeit-Überwachung der Sandrate und ihrer erosiven Auswirkungen kann der Betreiber auch die vorausschauende Wartung planen. Denn potenzielle Geräteausfälle lassen sich prognostizieren, so dass er präventive Maßnahmen ergreifen kann, um ungeplante Ausfallzeiten zu verhindern.
Durch Sand- und Erosionsüberwachung in Echtzeit kann der Betreiber seine Produktionsziele sicher erreichen und sich dabei gewiss sein, dass die Anlage durch die Sandproduktion nicht gefährdet ist. In diesem Fall kann der Betreiber unter Verwendung der Daten der Echtzeit-Sand- und Erosionsüberwachung die Sandproduktion aktiv verfolgen und mögliche erosive Auswirkungen auf die Ausrüstung erkennen. Diese Technologie gewährleistet nicht nur die Sicherheit, sondern ermöglicht es dem Betreiber zudem, optimale Produktionsraten aufrecht zu erhalten und die dauerhafte Integrität der Anlage zu gewährleisten.
Die Fähigkeit, die Integritätsaspekte bei der Ölförderung in Echtzeit zu steuern, ist das ultimative Instrument zur Verbesserung der finanziellen Performance. Die Bereitstellung von Echtzeit-Überwachungssystemen für Sand und Erosion durch Emerson bewirkte in diesem Fall eine schnelle Amortisierung in weniger als 3 Tagen (und eine hohe Investitionsrendite).
Weitere Informationen finden Sie unter
Emerson.com/Corrosion-Erosion
