تسبب التآكل الداخلي في خسائر احتواء في خط أنابيب حقل نفط بري ضخم تابع لشركة أدنوك. وقد أدى السعي لحل هذه المشكلة، والحاجة إلى تحديد مواصفات دقيقة ووضع خطة فعّالة لإدارة سلامة خط الأنابيب مستقبلاً، إلى تطبيق تجريبي ميداني لتقنية تبطين أنابيب الصلب الكربوني بأنابيب من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) ذات الأخاديد وبدون حواف. تصف هذه الورقة برنامج اختبار ميداني ناجح استمر خمس سنوات، وتؤكد أن استخدام بطانات البولي إيثيلين عالي الكثافة في أنابيب الصلب الكربوني يُعدّ طريقة فعّالة من حيث التكلفة للحد من التآكل الداخلي في خطوط أنابيب النفط، وذلك بعزل الأنابيب المعدنية عن السوائل المسببة للتآكل. وتُعدّ هذه التقنية فعّالة من حيث التكلفة في إدارة التآكل داخل خطوط أنابيب النفط.
في أدنوك، صُممت خطوط التدفق لتدوم لأكثر من 20 عامًا. وهذا أمر بالغ الأهمية لاستمرارية الأعمال وخفض تكاليف التشغيل. ومع ذلك، فإن صيانة هذه الخطوط المصنوعة من الفولاذ الكربوني تُصبح صعبة نظرًا لتعرضها للتآكل الداخلي الناتج عن السوائل المسببة للتآكل والبكتيريا وظروف الركود الناجمة عن انخفاض معدلات التدفق. ويزداد خطر فشل سلامة هذه الخطوط مع مرور الوقت وتغير خصائص سوائل المكمن.
تشغل أدنوك خطوط أنابيب بضغوط تتراوح بين 30 و50 بار، ودرجات حرارة تصل إلى 69 درجة مئوية، ونسبة مياه تتجاوز 70%، وقد عانت من حالات عديدة من تسرب النفط نتيجة التآكل الداخلي في خطوط الأنابيب في الحقول البرية الكبيرة. تشير السجلات إلى أن الأصول المختارة وحدها تضم ​​أكثر من 91 خط أنابيب للنفط الطبيعي (302 كيلومتر) وأكثر من 45 خط أنابيب لرفع الغاز (100 كيلومتر) تعاني من تآكل داخلي شديد. شملت ظروف التشغيل التي استدعت تطبيق إجراءات الحد من التآكل الداخلي انخفاض درجة الحموضة (4.8-5.2)، ووجود ثاني أكسيد الكربون (أكثر من 3%) وكبريتيد الهيدروجين (أكثر من 3%)، ونسبة غاز إلى نفط أكبر من 481 قدم مكعب قياسي/برميل، ودرجة حرارة خط أعلى من 55 درجة مئوية، وضغط خط تدفق أعلى من 525 رطل لكل بوصة مربعة. كما أثرت عوامل أخرى، مثل ارتفاع نسبة الماء (أكثر من 46%)، وانخفاض سرعة التدفق (أقل من 1 متر/ثانية)، وركود السوائل، ووجود بكتيريا مختزلة للكبريتات، على استراتيجيات الحد من التآكل. تُظهر إحصائيات تسرب خطوط الأنابيب تبين أن العديد من هذه الخطوط كانت معيبة، حيث بلغ عدد التسريبات 14 تسريباً على مدى 5 سنوات. وهذا يشكل مشكلة خطيرة لأنه يؤدي إلى تسريبات وانقطاعات تؤثر سلباً على الإنتاج.
أدى فقدان الإحكام والحاجة إلى تحديد الحجم ووضع خطة دقيقة لإدارة سلامة خطوط التدفق المستقبلية إلى تطبيق تجريبي ميداني لتقنية تبطين البولي إيثيلين عالي الكثافة المشقوقة وغير المزودة بحواف في 3.0 كم من خطوط أنابيب الجدول 80 API 5L Gr.B بقطر 6 بوصات. تهدف هذه التقنية إلى تبسيط خطوط الأنابيب والقضاء على هذه المشكلة. طُبقت التجارب الميدانية أولاً على 3.527 كم من خطوط أنابيب الصلب الكربوني في مواقع مختارة، تلتها اختبارات مكثفة على 4.0 كم من خطوط الأنابيب.
قامت إحدى شركات النفط الكبرى في دول مجلس التعاون الخليجي بتركيب بطانات البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) في وقت مبكر من عام 2012 لخطوط أنابيب النفط الخام وتطبيقات المياه. وتستخدم شركة نفط كبرى أخرى في دول مجلس التعاون الخليجي، تعمل بالتعاون مع شركة شل، بطانات البولي إيثيلين عالي الكثافة لتطبيقات المياه والنفط منذ أكثر من 20 عامًا، وقد نضجت هذه التقنية بما يكفي لمعالجة التآكل الداخلي في خطوط أنابيب النفط.
انطلق مشروع أدنوك في الربع الثاني من عام 2011، وتم تركيبه في الربع الثاني من عام 2012. وبدأت عمليات المراقبة في أبريل 2012، واكتملت في الربع الثالث من عام 2017. ثم تُرسل بكرات الاختبار إلى مركز بروج للابتكار (BIC) للتقييم والتحليل. وكانت معايير النجاح والفشل المحددة للمشروع التجريبي لبطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة هي انعدام التسرب بعد تركيب البطانة، وانخفاض نفاذية الغاز عبر بطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة، وعدم انهيار البطانة.
تصف الورقة البحثية SPE-192862 الاستراتيجيات التي تُسهم في نجاح التجارب الميدانية. وينصب التركيز على تخطيط مدّ خطوط الأنابيب، وتقييم أداء بطانات البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) لاكتساب المعرفة اللازمة لتحديد استراتيجيات إدارة سلامة خطوط الأنابيب لتطبيقها على نطاق واسع في خطوط أنابيب النفط. تُستخدم هذه التقنية في خطوط أنابيب النفط وخطوط النقل. وبالإضافة إلى خطوط أنابيب النفط القائمة، يمكن استخدام بطانات البولي إيثيلين عالي الكثافة غير المعدنية في خطوط أنابيب النفط الجديدة. وتُسلط الورقة الضوء على أفضل الممارسات للقضاء على أعطال سلامة خطوط الأنابيب الناتجة عن التآكل الداخلي.
تصف الورقة الكاملة معايير التنفيذ لحشيات البولي إيثيلين عالي الكثافة؛ اختيار مادة الحشية وإعدادها وتسلسل تركيبها؛ تسرب الهواء والاختبار الهيدروستاتيكي؛ تهوية الغاز الحلقية ومراقبتها؛ تشغيل الخط؛ ونتائج الاختبارات التفصيلية بعد الاختبار. يوضح جدول تحليل تكلفة دورة حياة Streamline فعالية التكلفة المقدرة للفولاذ الكربوني مقابل بطانات البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) لطرق تخفيف التآكل الأخرى، بما في ذلك الحقن الكيميائي والتنظيف بالخنادق، والأنابيب غير المعدنية، والفولاذ الكربوني غير المطلي. كما يشرح الجدول قرار إجراء اختبار ميداني مُحسَّن ثانٍ بعد الاختبار الأولي. في الاختبار الأول، استُخدمت وصلات ذات حواف لربط الأجزاء المختلفة من خط التدفق. من المعروف أن الحواف عُرضة للتلف بسبب الإجهاد الخارجي. لا يتطلب التهوية اليدوية في مواقع الحواف مراقبة دورية فحسب، مما يزيد من نفقات التشغيل، بل ينتج عنه أيضًا انبعاثات غازية قابلة للنفاذ إلى الغلاف الجوي. في التجربة الثانية، استُبدلت الحواف بوصلات ملحومة بدون حواف مزودة بنظام إعادة تعبئة تلقائي، وبطانة مشقوقة بفتحة تهوية في نهاية محطة إزالة الغازات البعيدة التي تنتهي في مصرف مغلق.
أكدت تجربة استمرت 5 سنوات أن استخدام بطانات البولي إيثيلين عالي الكثافة في أنابيب الصلب الكربوني يمكن أن يخفف من التآكل الداخلي في خطوط أنابيب النفط عن طريق عزل الأنابيب المعدنية عن السوائل المسببة للتآكل.
أضف قيمة من خلال توفير خدمة خطوط متواصلة، والاستغناء عن التنظيف الداخلي لإزالة الرواسب والبكتيريا، وتوفير التكاليف من خلال الاستغناء عن الحاجة إلى المواد الكيميائية المضادة للترسبات والمبيدات الحيوية، وتقليل عبء العمل.
كان الغرض من الاختبار هو التخفيف من التآكل الداخلي لخط الأنابيب ومنع فقدان الاحتواء الأساسي.
تُستخدم البطانات المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة ذات الفتحات والمفاصل الملحومة بدون حواف بالتزامن مع نظام إعادة الحقن كتحسين بناءً على الدروس المستفادة من النشر الأولي للبطانات العادية المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة ذات المشابك على الأطراف ذات الحواف.
وفقًا لمعايير النجاح والفشل المحددة للمشروع التجريبي، لم تُسجّل أي تسريبات في خط الأنابيب منذ تركيبه. وقد أظهرت اختبارات وتحليلات إضافية أجرتها شركة BIC انخفاضًا في وزن البطانة المستخدمة بنسبة 3-5%، وهو ما لا يُسبب تدهورًا كيميائيًا بعد 5 سنوات من الاستخدام. وُجدت بعض الخدوش التي لم تمتد إلى الشقوق. لذا، يُوصى بمراعاة الفرق في فقدان الكثافة في التصاميم المستقبلية. ينبغي أن يكون التركيز الأساسي على تطبيق حواجز التآكل الداخلية، حيث تُعدّ خيارات تبطين البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) (بما في ذلك التحسينات المحددة مسبقًا مثل استبدال الحواف بوصلات ومواصلة التبطين وتطبيق صمام عدم رجوع في البطانة للتغلب على نفاذية الغاز فيها) حلًا موثوقًا.
تقضي هذه التقنية على خطر التآكل الداخلي وتوفر وفورات كبيرة في نفقات التشغيل أثناء إجراءات المعالجة الكيميائية، حيث لا يلزم إجراء أي معالجة كيميائية.
كان للتحقق الميداني من صحة هذه التقنية أثر إيجابي على إدارة سلامة خطوط التدفق لدى المشغلين، مما وفر خيارات أكثر لإدارة التآكل الداخلي لخطوط التدفق بشكل استباقي، وخفض التكاليف الإجمالية، وتحسين أداء الصحة والسلامة والبيئة. يوصى باستخدام بطانات البولي إيثيلين عالي الكثافة ذات الأخاديد بدون حواف كنهج مبتكر لإدارة التآكل في خطوط التدفق في حقول النفط.
يوصى باستخدام تقنية تبطين البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) لحقول النفط والغاز القائمة حيث تكون تسربات خطوط الأنابيب وانقطاعات خطوط حقن المياه شائعة.
سيؤدي هذا التطبيق إلى تقليل عدد حالات فشل خطوط التدفق الناتجة عن التسريبات الداخلية، وإطالة عمر خطوط التدفق، وزيادة الإنتاجية.
يمكن للمشاريع التطويرية الجديدة للمواقع الكاملة استخدام هذه التقنية لإدارة التآكل المباشر وتوفير التكاليف في برامج المراقبة.
كتبت هذه المقالة جودي فيدر، المحررة الفنية في مجلة JPT، وتتضمن أبرز النقاط من ورقة SPE 192862 بعنوان "نتائج تجريبية ميدانية مبتكرة لتطبيق بطانة HDPE ذات أخاديد بدون حواف في حقل عملاق لإدارة التآكل الداخلي لخطوط تدفق النفط"، والتي أعدها كل من آبي كالي أمابيبي، من جمعية مهندسي البترول، ومروان حمد سالم، وسيفا براسادا غراندي، وتيجندر كومار غوبتا من شركة أدنوك؛ ومحمد علي عوض من شركة بوروج بي تي إي؛ ونيكولاس هيربيغ، وجيف شيل، وتيد كومبتون من شركة الخدمات الفنية المتخصصة المتحدة، وذلك استعدادًا لمعرض ومؤتمر أبوظبي الدولي للبترول 2018، الذي عُقد في أبوظبي في الفترة من 12 إلى 15 نوفمبر. لم تخضع هذه الورقة لمراجعة الأقران.
تُعد مجلة تكنولوجيا البترول المجلة الرئيسية لجمعية مهندسي البترول، حيث تقدم ملخصات ومقالات موثوقة حول التطورات في تكنولوجيا الاستكشاف والإنتاج، وقضايا صناعة النفط والغاز، وأخبار جمعية مهندسي البترول وأعضائها.