Interne Korrosion führte bei ADNOC zu Leckagen in der Pipeline eines riesigen Onshore-Ölfelds. Um dieses Problem zu beheben und eine Spezifikation sowie einen präzisen Plan für das zukünftige Integritätsmanagement zu entwickeln, wurde die Technologie der gerillten und flanschlosen Auskleidung aus hochdichtem Polyethylen (HDPE) in Kohlenstoffstahlrohren im Feldversuch erprobt. Dieser Artikel beschreibt ein erfolgreiches fünfjähriges Feldversuchsprogramm und bestätigt, dass die Anwendung von HDPE-Auskleidungen in Kohlenstoffstahlrohren eine kosteneffektive Methode zur Minderung interner Korrosion in Ölpipelines darstellt, indem die Metallrohre von korrosiven Flüssigkeiten isoliert werden. Die Technologie ist somit kosteneffektiv für das Korrosionsmanagement in Ölpipelines.
Bei ADNOC sind die Förderleitungen auf eine Lebensdauer von über 20 Jahren ausgelegt. Dies ist wichtig für die Geschäftskontinuität und die Senkung der Betriebskosten. Die Instandhaltung dieser aus Kohlenstoffstahl gefertigten Leitungen gestaltet sich jedoch schwierig, da sie durch korrosive Flüssigkeiten, Bakterien und Stagnation aufgrund niedriger Förderraten innerer Korrosion ausgesetzt sind. Das Risiko eines Integritätsversagens steigt mit dem Alter und Veränderungen der Eigenschaften der Lagerstättenflüssigkeit.
ADNOC betreibt Pipelines mit Drücken von 30 bis 50 bar, Temperaturen von bis zu 69 °C und Wasseranteilen von über 70 % und verzeichnete zahlreiche Fälle von Leckagen aufgrund von interner Korrosion in Pipelines großer Onshore-Felder. Aufzeichnungen belegen, dass allein die ausgewählten Anlagen über 91 Erdölpipelines (302 Kilometer) und über 45 Gaslift-Pipelines (100 Kilometer) mit starker interner Korrosion aufweisen. Zu den Betriebsbedingungen, die die Umsetzung von Maßnahmen zur Korrosionsminderung erforderlich machten, zählten ein niedriger pH-Wert (4,8–5,2), das Vorhandensein von CO₂ (>3 %) und H₂S (>3 %), ein Gas-Öl-Verhältnis von über 481 scf/bbl, eine Leitungstemperatur von über 55 °C und ein Leitungsdruck von über 525 psi. Ein hoher Wassergehalt (>46 %), eine niedrige Fließgeschwindigkeit (unter 1 m/s), stagnierendes Fluid und das Vorhandensein sulfatreduzierender Bakterien beeinträchtigten ebenfalls die Minderungsstrategien. Statistiken zu Leckagen zeigen, dass viele dieser Leitungen fehlerhaft waren. Bis zu 14 Leckagen innerhalb eines Zeitraums von 5 Jahren. Dies stellt ein ernstes Problem dar, da es zu Leckagen und Unterbrechungen führt, die die Produktion negativ beeinflussen.
Der Verlust der Dichtheit und die Notwendigkeit einer präzisen Dimensionierung sowie eines genauen Plans für das zukünftige Integritätsmanagement der Rohrleitungen führten zu einem Feldversuch mit geschlitzter und flanschloser HDPE-Auskleidungstechnologie in 3,0 km Rohrleitungen nach Schedule 80 API 5L Gr.B (6 Zoll). Ziel war es, dieses Problem zu beheben. Zunächst wurden Feldversuche an 3,527 km Kohlenstoffstahlrohrleitungen an ausgewählten Standorten durchgeführt, gefolgt von intensiven Tests an 4,0 km Rohrleitungen.
Der größte Ölkonzern des Golf-Kooperationsrats (GCC) auf der Arabischen Halbinsel hatte bereits 2012 HDPE-Auskleidungen für Rohölpipelines und Wasseranwendungen installiert. Ein GCC-Ölkonzern, der in Zusammenarbeit mit Shell tätig ist, verwendet HDPE-Auskleidungen für Wasser- und Ölanwendungen seit über 20 Jahren, und die Technologie ist ausreichend ausgereift, um interne Korrosion in Ölpipelines zu verhindern.
Das ADNOC-Projekt wurde im zweiten Quartal 2011 gestartet und im zweiten Quartal 2012 installiert. Die Überwachung begann im April 2012 und wurde im dritten Quartal 2017 abgeschlossen. Die Testspulen werden anschließend zur Auswertung und Analyse an das Borouge Innovation Center (BIC) gesendet. Die Erfolgs- und Misserfolgskriterien für das HDPE-Liner-Pilotprojekt waren absolute Dichtheit nach der Linerinstallation, geringe Gasdurchlässigkeit des HDPE-Liners und kein Linerkollaps.
Die Publikation SPE-192862 beschreibt Strategien, die zum Erfolg von Feldversuchen beitragen. Der Fokus liegt auf der Planung und Verlegung von Pipelines sowie der Bewertung der Leistungsfähigkeit von HDPE-Auskleidungen. Ziel ist es, die notwendigen Erkenntnisse für die Entwicklung von Integritätsmanagementstrategien für den flächendeckenden Einsatz von HDPE-Pipelines in Ölpipelines zu gewinnen. Diese Technologie wird in Ölpipelines und Fernleitungen eingesetzt. Neben bestehenden Ölpipelines können nichtmetallische HDPE-Auskleidungen auch für neue Ölpipelines verwendet werden. Die Publikation hebt bewährte Verfahren zur Vermeidung von Integritätsausfällen in Pipelines aufgrund von Schäden durch interne Korrosion hervor.
Der vollständige Artikel beschreibt die Implementierungskriterien für HDPE-Dichtungen; die Auswahl des Dichtungsmaterials, die Vorbereitung und die Installationsreihenfolge; die Luftdichtheits- und hydrostatische Prüfung; die Ringraumgasentlüftung und -überwachung; die Inbetriebnahme der Leitung; und detaillierte Ergebnisse der Nachprüfung. Die Tabelle zur Lebenszykluskostenanalyse veranschaulicht die geschätzte Kosteneffizienz von Kohlenstoffstahl- gegenüber HDPE-Auskleidungen für andere Korrosionsschutzmaßnahmen, darunter Chemikalieneinspritzung und Molchung, nichtmetallische Rohrleitungen und blanker Kohlenstoffstahl. Die Entscheidung, nach dem ersten Test einen zweiten, erweiterten Feldtest durchzuführen, wird ebenfalls erläutert. Im ersten Test wurden Flanschverbindungen verwendet, um die verschiedenen Abschnitte der Förderleitung zu verbinden. Es ist bekannt, dass Flansche aufgrund äußerer Belastungen anfällig für Ausfälle sind. Die manuelle Entlüftung an den Flanschstellen erfordert nicht nur eine regelmäßige Überwachung, was die Betriebskosten erhöht, sondern führt auch zu durchlässigen Gasemissionen in die Atmosphäre. Im zweiten Versuch wurden die Flansche durch geschweißte, flanschlose Verbinder mit einem automatischen Nachfüllsystem und eine geschlitzte Auskleidung mit einer Entlüftung am Ende der entfernten Entgasungsstation ersetzt, die in einem geschlossenen Abfluss endet.
Eine fünfjährige Studie bestätigt, dass die Verwendung von HDPE-Auskleidungen in Kohlenstoffstahlrohren die innere Korrosion in Ölpipelines verringern kann, indem die Metallrohre von korrosiven Flüssigkeiten isoliert werden.
Wertsteigerung durch unterbrechungsfreien Leitungsbetrieb, Wegfall der internen Molchung zur Entfernung von Ablagerungen und Bakterien, Kosteneinsparung durch den Wegfall des Bedarfs an Antiscalants und Bioziden sowie Reduzierung des Arbeitsaufwands
Ziel des Tests war es, die interne Korrosion der Pipeline zu mindern und den Verlust der primären Abdichtung zu verhindern.
Geschlitzte HDPE-Auskleidungen mit geschweißten flanschlosen Verbindungen werden in Verbindung mit dem Re-Injektionssystem als Verbesserung eingesetzt, basierend auf den Erfahrungen mit dem anfänglichen Einsatz von einfachen HDPE-Auskleidungen mit Clips an Flanschanschlüssen.
Gemäß den für das Pilotprojekt festgelegten Erfolgs- und Misserfolgskriterien wurden seit der Installation keine Leckagen in der Pipeline gemeldet. Weiterführende Tests und Analysen von BIC ergaben eine Gewichtsreduktion des verwendeten Liners um 3–5 %, die nach fünfjähriger Nutzung keine chemische Zersetzung verursacht. Es wurden einige Kratzer festgestellt, die sich jedoch nicht bis in die Risse ausdehnten. Daher wird empfohlen, den Unterschied im Dichteverlust bei zukünftigen Konstruktionen zu berücksichtigen. Die Implementierung interner Korrosionsschutzmaßnahmen sollte im Vordergrund stehen. Hierbei stellen HDPE-Auskleidungsoptionen (einschließlich bereits identifizierter Verbesserungen wie dem Austausch von Flanschen durch Verbinder, der Fortführung der Auskleidung und dem Einbau eines Rückschlagventils in die Auskleidung zur Kompensation der Gasdurchlässigkeit der Auskleidung) eine zuverlässige Lösung dar.
Diese Technologie beseitigt die Gefahr von interner Korrosion und ermöglicht erhebliche Einsparungen bei den Betriebskosten während chemischer Behandlungsverfahren, da keine chemische Behandlung erforderlich ist.
Die Feldvalidierung der Technologie hat sich positiv auf das Integritätsmanagement von Rohrleitungen ausgewirkt und bietet mehr Möglichkeiten für ein proaktives Korrosionsmanagement in Rohrleitungen, wodurch die Gesamtkosten gesenkt und die HSE-Leistung verbessert werden. Flanschlose, genutete HDPE-Auskleidungen werden als innovativer Ansatz für das Korrosionsmanagement in Ölfeldleitungen empfohlen.
Die HDPE-Auskleidungstechnologie wird für bestehende Öl- und Gasfelder empfohlen, bei denen Rohrleitungslecks und Unterbrechungen der Wasserinjektionsleitungen häufig vorkommen.
Diese Anwendung wird die Anzahl der durch interne Leckagen verursachten Ausfälle von Förderleitungen verringern, die Lebensdauer der Förderleitungen verlängern und die Produktivität steigern.
Bei neuen kompletten Standortentwicklungen kann diese Technologie für das Inline-Korrosionsmanagement und zur Kosteneinsparung bei Überwachungsprogrammen genutzt werden.
Dieser Artikel wurde von JPT-Fachredakteurin Judy Feder verfasst und enthält Auszüge aus der SPE-Veröffentlichung 192862 mit dem Titel „Innovative Feldversuchsergebnisse zur Anwendung von flanschlosen, gerillten HDPE-Linern in einem riesigen Ölfeld zur Korrosionsbekämpfung in Ölleitungen“ von Abby Kalio Amabipi (SPE), Marwan Hamad Salem, Siva Prasada Grandhe und Tijender Kumar Gupta (ADNOC), Mohamed Ali Awadh (Borouge PTE), Nicholas Herbig, Jeff Schell und Ted Compton (United Special Technical Services). Die Veröffentlichung wurde auf der Internationalen Erdölmesse und -konferenz in Abu Dhabi vom 12. bis 15. November 2018 präsentiert. Diese Arbeit wurde nicht von Fachkollegen begutachtet.
Das Journal of Petroleum Technology ist die führende Fachzeitschrift der Society of Petroleum Engineers und bietet fundierte Kurzberichte und Artikel über Fortschritte in der Explorations- und Produktionstechnologie, Themen der Öl- und Gasindustrie sowie Neuigkeiten über die SPE und ihre Mitglieder.