ADNOC는 대규모 육상 유전의 송유관에서 내부 부식으로 인한 유출 손실을 겪었습니다. 이러한 문제를 해결하고 정확한 사양을 정의하며 향후 효율적인 파이프라인 건전성 관리 계획을 수립하기 위해 탄소강관에 홈이 있는 플랜지 없는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 라이닝 기술을 현장 시험 적용하게 되었습니다. 본 논문은 5년간의 성공적인 현장 시험 프로그램을 설명하고, 탄소강관에 HDPE 라이닝을 적용하는 것이 금속관을 부식성 유체로부터 차단함으로써 송유관 내부 부식을 완화하는 비용 효율적인 방법임을 확인합니다. 이 기술은 송유관 내부 부식 관리에 비용 효율적입니다.
ADNOC에서 유체 이송관은 20년 이상 사용할 수 있도록 설계되었습니다. 이는 사업 연속성을 유지하고 운영 비용을 절감하는 데 중요합니다. 그러나 탄소강으로 제작된 이러한 이송관은 부식성 유체, 박테리아, 그리고 낮은 유량으로 인한 정체 현상 등으로 내부 부식이 발생하기 쉬워 유지 관리가 어렵습니다. 이송관의 수명과 저류층 유체 특성 변화는 이송관의 건전성 손상 위험을 증가시킵니다.
ADNOC는 30~50bar의 압력, 최대 69°C의 온도, 70% 이상의 수분 함량 조건에서 파이프라인을 운영하고 있으며, 대규모 육상 유전의 파이프라인 내부 부식으로 인한 유출 사고를 여러 차례 겪었습니다. 기록에 따르면 선정된 자산에만 91개 이상의 천연 원유 파이프라인(302km)과 45개 이상의 가스 리프트 파이프라인(100km)에서 심각한 내부 부식이 발생한 것으로 나타났습니다. 내부 부식 완화 조치 시행을 필요로 하는 운영 조건에는 낮은 pH(4.8~5.2), CO2(>3%) 및 H2S(>3%) 존재, 가스/오일 비율 481 scf/bbl 초과, 라인 온도 55°C 초과, 라인 압력 525psi 초과 등이 포함됩니다. 높은 수분 함량(>46%), 낮은 유속(1m/sec 미만), 정체된 유체, 황산염 환원 박테리아의 존재 또한 완화 전략에 영향을 미쳤습니다. 스트림라인 누출 통계에 따르면 이러한 파이프라인 중 상당수가 결함이 있었으며, 5년 동안 최대 14건의 누출 사고가 발생했습니다. 이는 누출 및 생산 중단으로 이어져 생산에 악영향을 미치므로 심각한 문제입니다.
기밀성 손실과 정확한 크기 조정 및 향후 유동관 건전성 관리 계획의 필요성으로 인해, 이 문제를 해결하기 위해 3.0km 길이의 Schedule 80 API 5L Gr.B 6인치 스트림라인에 슬롯형 및 플랜지 없는 HDPE 라이닝 기술을 현장 시험 적용했습니다. 현장 시험은 먼저 선정된 자산의 3.527km 길이의 탄소강 파이프라인에 적용되었고, 이후 4.0km 길이의 파이프라인에서 집중적인 테스트가 진행되었습니다.
아라비아 반도의 걸프협력회의(GCC) 주요 석유 회사들은 2012년부터 원유 파이프라인과 용수 파이프라인에 HDPE 라이너를 설치해 왔습니다. 쉘과 협력하여 사업을 운영하는 한 GCC 석유 회사는 20년 이상 용수 및 석유 분야에 HDPE 라이닝을 사용해 왔으며, 이 기술은 석유 파이프라인의 내부 부식을 해결할 수 있을 만큼 충분히 성숙했습니다.
ADNOC 프로젝트는 2011년 2분기에 시작되어 2012년 2분기에 설치되었습니다. 모니터링은 2012년 4월에 시작되어 2017년 3분기에 완료되었습니다. 테스트용 스풀은 평가 및 분석을 위해 Borouge Innovation Center(BIC)로 보내졌습니다. HDPE 라이너 시범 사업의 성공 및 실패 기준은 라이너 설치 후 누출 없음, HDPE 라이너를 통한 낮은 가스 투과율, 그리고 라이너 붕괴 없음으로 설정되었습니다.
SPE-192862 논문은 현장 시험의 성공에 기여하는 전략을 설명합니다. 이 논문은 HDPE 라이너의 계획, 설치 및 성능 평가에 중점을 두어, 석유 파이프라인에 HDPE 파이프라인을 광범위하게 적용하기 위한 건전성 관리 전략을 수립하는 데 필요한 지식을 얻는 것을 목표로 합니다. 이 기술은 석유 파이프라인 및 송유관에 사용됩니다. 기존 석유 파이프라인뿐만 아니라 새로운 석유 파이프라인에도 비금속 HDPE 라이너를 사용할 수 있습니다. 이 논문은 내부 부식으로 인한 파이프라인 건전성 실패를 방지하기 위한 모범 사례를 강조합니다.
본 문서에는 HDPE 개스킷의 구현 기준, 개스킷 재료 선택, 준비 및 설치 순서, 공기 누출 및 수압 테스트, 환형 가스 배출 및 모니터링, 배관 시운전에 대한 내용이 자세히 설명되어 있습니다. 그리고 상세한 사후 테스트 결과가 제시됩니다. 스트림라인 수명 주기 비용 분석 표는 화학 물질 주입 및 피깅, 비금속 배관, 그리고 탄소강 외피를 포함한 다른 부식 방지 방법에 대한 탄소강과 HDPE 라이닝의 예상 비용 효율성을 보여줍니다. 초기 테스트 후 두 번째 강화 현장 테스트를 수행하기로 한 결정에 대해서도 설명합니다. 첫 번째 테스트에서는 유동관의 여러 부분을 연결하기 위해 플랜지 연결부를 사용했습니다. 플랜지는 외부 응력으로 인해 파손되기 쉽다는 것은 잘 알려져 있습니다. 플랜지 위치에서 수동으로 벤트하는 것은 주기적인 모니터링이 필요하여 운영 비용이 증가할 뿐만 아니라 대기로 투과성 가스가 배출되는 결과를 초래합니다. 두 번째 테스트에서는 플랜지를 자동 리필 시스템이 있는 용접된 플랜지리스 커넥터와 원격 탈기 스테이션 끝에 벤트가 있는 슬롯형 라이너로 교체하고, 이 라이너는 폐쇄형 배수구로 연결되도록 했습니다.
5년간의 시험 결과, 탄소강 파이프에 HDPE 라이닝을 사용하면 금속 파이프를 부식성 유체로부터 차단하여 송유관의 내부 부식을 완화할 수 있음이 확인되었습니다.
중단 없는 라인 서비스 제공을 통해 부가가치를 창출하고, 침전물 및 박테리아 제거를 위한 내부 피깅 작업을 없애고, 스케일 방지 화학물질 및 살균제 사용 필요성을 줄여 비용을 절감하고, 작업량을 감소시킵니다.
이번 시험의 목적은 파이프라인의 내부 부식을 완화하고 1차 격납 기능의 손실을 방지하는 것이었습니다.
플랜지 없는 용접 접합부가 있는 슬롯형 HDPE 라이너는 플랜지형 단자에 클립이 있는 일반 HDPE 라이너를 처음 사용했을 때 얻은 교훈을 바탕으로 개선된 방식으로 재주입 시스템과 함께 사용됩니다.
시범 사업에 설정된 성공 및 실패 기준에 따르면 설치 이후 파이프라인에서 누출은 보고되지 않았습니다. BIC의 추가 테스트 및 분석 결과 사용된 라이너의 무게가 3~5% 감소했지만 5년 사용 후에도 화학적 열화는 발생하지 않는 것으로 나타났습니다. 균열까지 이어지지 않은 일부 긁힘이 발견되었습니다. 따라서 향후 설계 시 밀도 손실 차이를 고려하는 것이 좋습니다. 내부 부식 방지벽 설치에 중점을 두어야 하며, HDPE 라이닝 옵션(플랜지를 커넥터로 교체하고 라이닝을 연장하거나 라이닝에 체크 밸브를 설치하여 라이닝의 가스 투과성을 극복하는 등 이미 확인된 개선 사항 포함)이 신뢰할 수 있는 해결책입니다.
이 기술은 내부 부식의 위협을 제거하고 화학 처리 절차가 필요하지 않으므로 운영 비용을 크게 절감해 줍니다.
해당 기술의 현장 검증은 운영자의 유송관 건전성 관리에 긍정적인 영향을 미쳐, 유송관 내부 부식 관리를 위한 더 많은 선택지를 제공하고, 전반적인 비용을 절감하며, HSE(안전, 보건, 환경) 성과를 향상시켰습니다. 플랜지 없는 홈형 HDPE 라이너는 유전 유송관의 부식 관리를 위한 혁신적인 접근 방식으로 권장됩니다.
HDPE 라이닝 기술은 파이프라인 누출 및 물 주입 라인 중단이 빈번하게 발생하는 기존 석유 및 가스전에 권장됩니다.
이 애플리케이션은 내부 누출로 인한 송유관 고장 횟수를 줄이고, 송유관 수명을 연장하며, 생산성을 향상시킬 것입니다.
새로운 전체 부지 개발에는 이 기술을 활용하여 현장 부식 관리를 수행하고 모니터링 프로그램 비용을 절감할 수 있습니다.
이 글은 JPT 기술 편집자 주디 페더가 작성했으며, 2018년 11월 12일부터 15일까지 아부다비에서 개최된 아부다비 국제 석유 전시회 및 컨퍼런스(APE 192862)에서 발표된 논문, "초대형 유전에서 플랜지 없는 홈형 HDPE 라이너를 적용한 혁신적인 석유 수송관 내부 부식 관리 현장 시험 결과"의 주요 내용을 담고 있습니다. 이 논문은 ADNOC의 애비 칼리오 아마비피, 마르완 하마드 살렘, 시바 프라사다 그란데, 티젠더 쿠마르 굽타, Borouge PTE의 모하메드 알리 아와드, United Special Technical Services의 니콜라스 허빅, 제프 셸, 테드 콤프턴이 공동으로 작성했습니다. 본 논문은 동료 심사를 거치지 않았습니다.
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