Hiện tượng ăn mòn bên trong đã khiến ADNOC phải chịu tổn thất do rò rỉ trong đường ống dẫn dầu của một mỏ dầu khổng lồ trên đất liền. Mong muốn loại bỏ vấn đề này và nhu cầu xác định một tiêu chuẩn kỹ thuật cũng như một kế hoạch quản lý tính toàn vẹn đường ống chính xác và hiệu quả trong tương lai đã dẫn đến việc thử nghiệm thực địa công nghệ lót ống bằng polyethylene mật độ cao (HDPE) có rãnh và không có mặt bích trong các đường ống thép carbon. Bài báo này mô tả một chương trình thử nghiệm thực địa thành công kéo dài 5 năm và khẳng định rằng việc ứng dụng lớp lót HDPE trong các đường ống thép carbon là một phương pháp tiết kiệm chi phí để giảm thiểu ăn mòn bên trong đường ống dẫn dầu bằng cách cách ly các đường ống kim loại khỏi chất lỏng ăn mòn. Công nghệ này có hiệu quả về chi phí trong việc quản lý ăn mòn bên trong đường ống dẫn dầu.
Tại ADNOC, các đường ống dẫn dầu được thiết kế để có tuổi thọ hơn 20 năm. Điều này rất quan trọng đối với việc duy trì hoạt động kinh doanh và giảm chi phí vận hành. Tuy nhiên, việc bảo trì các đường ống làm bằng thép carbon này trở nên khó khăn vì chúng dễ bị ăn mòn bên trong do chất lỏng ăn mòn, vi khuẩn và điều kiện tù đọng gây ra bởi lưu lượng thấp. Nguy cơ hư hỏng tăng lên theo tuổi thọ và sự thay đổi tính chất của chất lỏng trong bể chứa.
ADNOC vận hành các đường ống ở áp suất từ ​​30 đến 50 bar, nhiệt độ lên đến 69°C và tỷ lệ nước vượt quá 70%, và đã gặp nhiều trường hợp rò rỉ do ăn mòn bên trong đường ống tại các mỏ dầu lớn trên đất liền. Hồ sơ cho thấy chỉ riêng các tài sản được chọn đã có hơn 91 đường ống dẫn dầu tự nhiên (302 km) và hơn 45 đường ống dẫn khí nâng (100 km) bị ăn mòn bên trong nghiêm trọng. Các điều kiện vận hành quyết định việc thực hiện các biện pháp giảm thiểu ăn mòn bên trong bao gồm độ pH thấp (4,8–5,2), sự hiện diện của CO2 (>3%) và H2S (>3%), tỷ lệ khí/dầu lớn hơn 481 scf/bbl, nhiệt độ đường ống lớn hơn 55°C, áp suất đường ống trên 525 psi. Hàm lượng nước cao (>46%), vận tốc dòng chảy thấp (dưới 1 m/giây), chất lỏng tù đọng và sự hiện diện của vi khuẩn khử sunfat cũng ảnh hưởng đến các chiến lược giảm thiểu. Thống kê rò rỉ cho thấy nhiều đường ống trong số này bị lỗi, với số lượng rò rỉ lên tới 14 điểm trên một khu vực. Khoảng thời gian 5 năm. Điều này gây ra vấn đề nghiêm trọng vì dẫn đến rò rỉ và gián đoạn, ảnh hưởng xấu đến sản xuất.
Việc mất độ kín và nhu cầu về việc tính toán kích thước cũng như lập kế hoạch quản lý tính toàn vẹn đường ống chính xác trong tương lai đã dẫn đến việc thử nghiệm thực địa công nghệ lót HDPE có rãnh và không có mặt bích trên 3,0 km đường ống Schedule 80 API 5L Gr.B 6 inch. Điều này giúp đơn giản hóa quy trình để loại bỏ vấn đề này. Các thử nghiệm thực địa đầu tiên được áp dụng trên 3,527 km đường ống thép carbon tại các tài sản được chọn, sau đó là thử nghiệm chuyên sâu trên 4,0 km đường ống.
Các công ty dầu khí lớn thuộc Hội đồng Hợp tác Vùng Vịnh (GCC) tại Bán đảo Ả Rập đã lắp đặt lớp lót HDPE từ năm 2012 cho các đường ống dẫn dầu thô và các ứng dụng chứa nước. Một công ty dầu khí lớn của GCC hợp tác với Shell đã sử dụng lớp lót HDPE cho các ứng dụng chứa nước và dầu trong hơn 20 năm, và công nghệ này đã đủ trưởng thành để giải quyết vấn đề ăn mòn bên trong các đường ống dẫn dầu.
Dự án ADNOC được khởi động vào quý 2 năm 2011 và lắp đặt vào quý 2 năm 2012. Việc giám sát bắt đầu vào tháng 4 năm 2012 và hoàn tất vào quý 3 năm 2017. Các đoạn ống thử nghiệm sau đó được gửi đến Trung tâm Đổi mới Borouge (BIC) để đánh giá và phân tích. Các tiêu chí thành công và thất bại được đặt ra cho dự án thí điểm lớp lót HDPE là không rò rỉ sau khi lắp đặt lớp lót, độ thấm khí thấp qua lớp lót HDPE và không bị sụp đổ lớp lót.
Tài liệu SPE-192862 mô tả các chiến lược góp phần vào sự thành công của các thử nghiệm thực địa. Trọng tâm là lập kế hoạch, lắp đặt đường ống và đánh giá hiệu suất của lớp lót HDPE để có được kiến ​​thức cần thiết nhằm xác định các chiến lược quản lý tính toàn vẹn cho việc triển khai rộng rãi đường ống HDPE trong các đường ống dẫn dầu. Công nghệ này được sử dụng trong các đường ống dẫn dầu và đường dây truyền tải. Ngoài các đường ống dẫn dầu hiện có, lớp lót HDPE phi kim loại có thể được sử dụng cho các đường ống dẫn dầu mới. Tài liệu này nêu bật các biện pháp tốt nhất để loại bỏ các sự cố về tính toàn vẹn của đường ống do hư hỏng từ ăn mòn bên trong.
Bài báo đầy đủ mô tả các tiêu chí thực hiện cho gioăng HDPE; lựa chọn vật liệu gioăng, chuẩn bị và trình tự lắp đặt; thử nghiệm rò rỉ khí và thủy tĩnh; thông hơi và giám sát khí vòng; vận hành đường ống; và kết quả thử nghiệm chi tiết sau thử nghiệm. Bảng Phân tích Chi phí Vòng đời Hợp lý hóa minh họa hiệu quả chi phí ước tính của lớp lót thép carbon so với lớp lót HDPE cho các phương pháp giảm thiểu ăn mòn khác, bao gồm phun hóa chất và làm sạch đường ống, đường ống phi kim loại và thép carbon trần. Quyết định tiến hành thử nghiệm thực địa nâng cao lần thứ hai sau thử nghiệm ban đầu cũng được giải thích. Trong thử nghiệm đầu tiên, các mối nối mặt bích được sử dụng để kết nối các phần khác nhau của đường ống dẫn. Người ta biết rằng mặt bích dễ bị hỏng do ứng suất bên ngoài. Việc thông hơi thủ công tại các vị trí mặt bích không chỉ yêu cầu giám sát định kỳ, làm tăng chi phí vận hành, mà còn dẫn đến phát thải khí thấm vào khí quyển. Trong thử nghiệm thứ hai, các mặt bích được thay thế bằng các đầu nối không mặt bích được hàn với hệ thống nạp lại tự động và một lớp lót có rãnh với một lỗ thông hơi ở cuối trạm khử khí từ xa kết thúc bằng một đường thoát nước kín.
Một thử nghiệm kéo dài 5 năm đã xác nhận rằng việc sử dụng lớp lót HDPE trong các đường ống thép carbon có thể làm giảm sự ăn mòn bên trong các đường ống dẫn dầu bằng cách cách ly các đường ống kim loại khỏi chất lỏng ăn mòn.
Tăng giá trị bằng cách cung cấp dịch vụ đường ống liên tục, loại bỏ việc làm sạch đường ống bên trong để loại bỏ cặn bẩn và vi khuẩn, tiết kiệm chi phí bằng cách loại bỏ nhu cầu sử dụng hóa chất chống đóng cặn và chất diệt khuẩn, và giảm khối lượng công việc.
Mục đích của cuộc thử nghiệm là để giảm thiểu sự ăn mòn bên trong đường ống và ngăn ngừa việc mất khả năng chứa đựng ban đầu.
Các ống lót HDPE có rãnh với các mối nối không mặt bích được hàn được sử dụng kết hợp với hệ thống tái bơm như một cải tiến dựa trên những bài học kinh nghiệm từ lần triển khai ban đầu các ống lót HDPE trơn có kẹp trên các đầu nối có mặt bích.
Theo các tiêu chí thành công và thất bại được thiết lập cho dự án thí điểm, không có rò rỉ nào được báo cáo trong đường ống kể từ khi lắp đặt. Thử nghiệm và phân tích thêm của BIC đã cho thấy sự giảm trọng lượng từ 3-5% ở lớp lót đã qua sử dụng, điều này không gây ra sự xuống cấp hóa học sau 5 năm sử dụng. Một số vết xước được tìm thấy nhưng không lan vào các vết nứt. Do đó, nên xem xét sự khác biệt về tổn thất mật độ trong các thiết kế tương lai. Việc triển khai các rào cản chống ăn mòn bên trong nên là trọng tâm chính, trong đó các lựa chọn lót HDPE (bao gồm các cải tiến đã được xác định như thay thế mặt bích bằng đầu nối và kéo dài lớp lót và áp dụng van một chiều trong lớp lót để khắc phục tính thấm khí của lớp lót) là một giải pháp đáng tin cậy.
Công nghệ này loại bỏ nguy cơ ăn mòn bên trong và mang lại khoản tiết kiệm đáng kể chi phí vận hành trong các quy trình xử lý hóa chất, vì không cần xử lý hóa chất.
Việc kiểm chứng thực địa công nghệ này đã tác động tích cực đến việc quản lý tính toàn vẹn đường ống dẫn dầu của các nhà điều hành, cung cấp nhiều lựa chọn hơn cho việc quản lý ăn mòn bên trong đường ống một cách chủ động, giảm chi phí tổng thể và cải thiện hiệu suất HSE. Ống lót HDPE có rãnh không mặt bích được khuyến nghị như một phương pháp đổi mới để quản lý ăn mòn trong các đường ống dẫn dầu khí.
Công nghệ lót ống HDPE được khuyến nghị sử dụng cho các mỏ dầu khí hiện có, nơi thường xuyên xảy ra rò rỉ đường ống và gián đoạn đường ống bơm nước.
Ứng dụng này sẽ giảm số lượng sự cố đường ống do rò rỉ bên trong, kéo dài tuổi thọ đường ống và tăng năng suất.
Các dự án phát triển toàn diện mới có thể sử dụng công nghệ này để quản lý ăn mòn trực tuyến và tiết kiệm chi phí cho các chương trình giám sát.
Bài viết này được viết bởi Biên tập viên Kỹ thuật của JPT, Judy Feder, và chứa những điểm nổi bật từ bài báo SPE 192862, “Kết quả thử nghiệm thực địa sáng tạo về ứng dụng lớp lót HDPE có rãnh không mặt bích trong một mỏ dầu siêu khổng lồ để quản lý ăn mòn bên trong đường ống dẫn dầu” của Abby Kalio Amabipi, SPE, Marwan Hamad Salem, Siva Prasada Grandhe và Tijender Kumar Gupta của ADNOC; Mohamed Ali Awadh, Borouge PTE; Nicholas Herbig, Jeff Schell và Ted Compton của United Special Technical Services cho Hội nghị và Triển lãm Dầu khí Quốc tế Abu Dhabi năm 2018, diễn ra từ ngày 12-15 tháng 11 năm 2018 tại Abu Dhabi. Bài báo này chưa được bình duyệt.
Tạp chí Công nghệ Dầu khí (Journal of Petroleum Technology) là tạp chí hàng đầu của Hiệp hội Kỹ sư Dầu khí (Society of Petroleum Engineers), cung cấp các bài viết và thông tin chuyên sâu về những tiến bộ trong công nghệ thăm dò và khai thác, các vấn đề của ngành công nghiệp dầu khí, và tin tức về SPE và các thành viên của hiệp hội.