¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤ TEZĂ DE DOCTORAT Rezumat CONTRI BUȚII PR IVIND OPTIMIZAREA Ș I MONITORIZAREA… [602692]
MINISTERUL EDUCAȚIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ȘI SPORTULUI
UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEȘTI
FACULTATEA INGINERI A PETROLULUI ȘI GAZELOR
¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤
TEZĂ DE DOCTORAT
Rezumat
CONTRI BUȚII PR IVIND OPTIMIZAREA Ș I
MONITORIZAREA SISTEMULUI DE ÎNMAGAZINARE
A GAZELOR NATURALE PRIN FORAJE DIRIJATE Ș I
SISTEME ELECTRONICE PERFORMANTE
Conducător științific:
Prof. univ. dr. ing. MIHAI GHEORGHIȚOIU
Doctorand: [anonimizat]. SORIN ALEXANDRU AVRAM
PLOI EȘTI – 2017
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 2 – CUPRINS
1. INTRODUCERE ………………………………………………………………. 4
2. CONDI ȚII PREALABILE DINAINTEA ÎNMAGAZIN ĂRII……………… 7
2.1. Separatoare de gaz e…………………………………………………………………… ….7
2.2. Încălzitoare de gaze …………………………………………………………………… …..7
2.3. Măsurarea debit ului de gaze ………………………………………………………… …… 8
2.4. Măsurarea umidității gazelor ………………………………………………………… …..11
2.5. Procedee de uscare a gazelor ………………………………………………………… …..12
2.6. Curățarea gazelor de hidrogen sulfurat și dioxid de carbon …………………………… .18
2.7. Studiu de ca z: asupra unor defecțiuni majore ale staț iei de uscare …………………….. 18
3. PROCESUL TEHNOLOGIC DE ÎNMAGAZINARE …………………….. 23
3.1. Rezervoare executate în sâmburi de sare …………………………………………… ….24
3.2. Înmagazinarea subterană a gazelor naturale ………………………………………… …24
3.3. Sonde de exploatare …………………………………………………………………… ..26
3.4. Istoricul rela ției presiune – volum …………………………………………………… …27
3.5. Studiu de caz: e lemente de mecanica rocilor și etanș eitatea rezervorului …………… …30
4. OPTIMIZAREA FORAJELOR DIRIJATE ȘI ORIZONTALE
UTILIZATE LA EXPLOATAREA DEPOZITELOR SUBTERANE DE
GAZE ………………………………………………………………………… …..38
4.1. Generalități ……………………………………………………………………………… 38
4.2. Tehnologii inteligente de forare a sondelor aferente depozitelor de înmagazinare
subterană a gazelor naturale …………… ……………………………………………………… .41
4.3. Monitorizarea traseului găurii de sondă ……………………………………………… ..57
4.4. Studiu de caz : profilul sondelor pentru injecție -extracț ie………………………………60
5. ELEMENTE DE OPTIMIZARE A STA ȚIILOR DE COMPRESOARE
(CU REFERIRE SPECIAL Ă LA STA ȚIA URZICENI) ………………… ……….68
5.1. Descrierea activității din cadrul depozitului X (Urziceni) ………………………… …68
5.2. Descrierea procesului și modul de operare al grupurilor 1, 2 și 3 ……………………72
5.3. Sistemul de monitorizare control și comandă al stațiilor de compri mare gaze
naturale …………………………………………………………………………………… 73
5.4. Instalație de control și reglare pentru compresoare de gaze ………………………… 75
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 3 – 5.5. Studiu de eficientizare energetică a stației de compresoare gaze ……………………77
6. IDENTIFICAREA SI EVALUAREA PERICOLELOR MAJORE LA
DEPOZITUL DE INMAGAZINARE URZICENI …………………… ………87
6.1. Generalităț i……………………………… ………………………………………………87
6.2. Ac țiuni și măsuri ce se întreprind pe durata situa țiilor de urgen ță…………………… 90
6.3. Identificarea pericolelor în urma desf ășurării proceselor te hnologice …………………91
6.4. Prezentarea analizei pericolelor și a evalu ărilor de risc ………………… …………… …94
6.5. Estimarea riscului ……………………………………………………………………….95
6.6. Studiu de caz ……………………………………………………………………………. 97
7. CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII ORIGINALE ……………………… ……112
Bibliografie
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 4 – 1.
INTRODUCERE
Înmagazinarea subterană a gazelor naturale reprezintă singurul procedeu
eficient care asigură acoperirea cererilor fluctuante ale pieței atunci când se are în
vedere existența unei c onducte de livrare constantă și permanentă a gazelor. În
acest context, siguranța și continuitatea în furnizarea gazelor este un obiectiv
strategic.
Pentru înmagazinarea subterană , gazele naturale sunt injectate în rezerv oare
subterane de țiței și gaze at unci când cererea pieții scade sub producția surselor de
alimentare și sunt extrase din depozit, pentru a suplimenta livrarea la nivelul
solicitat , atunci când cererea depășește acea producție. Cu alte cuvinte, f uncția
principală a unui depozit subteran de gaze este aceea de a regulariza livrarea pentru
variațiile de consum și cererea sezonieră. În afară de aceasta, instalațiile de
înmagazinare pot asigura furnizarea de ga ze de la rezervele de siguranță în cazul
unor întreruperi în alimentarea normală și po t ajuta la conservarea energiei
utilizând u-se gaze asociate care, altminteri, ar trebui trimise la f aclă.
Zăcămintele de țiței și gaze sunt preferate ca depozite subterane pentru
cantități însemnate de gaze, în măsura în care capacitatea de conservare a ac estor
rezervoare este demonstrată de existența acumulărilor de hidrocarburi. Pentru a
construi un astfel de depozit sunt forate sonde de exploatare – de injec ție și
extrac ție – care stabilesc o legătură controlată între rezervor și suprafață. În plus,
față de sondele de exploatare se pot folosi și sonde de observație (piezometrice).
Gazele naturale sunt astfel injectate în porii rezervorului subteran, care era
inițial saturat cu hidrocarburi, permițând u-se totodată formarea unei incinte
conținând gaze natur ale comprimate. Depozitul poate fi exploatat ciclic, între
presiunile maxime și minime de lucru , corespunzător cu cantitatea de gaze
recuperabil ă (de lucru).
Pentru instalațiile specifice depozitului subteran (de exemplu: sonde,
instalații de suprafață, et c.) trebuie aplicate standardele existente în vigoare.
Instalațiile de înmagazinare trebuie proiectate astfel încât să asigure continuitatea
conservării pe termen lung a produselor înmagazinate. Aceasta implică, între
altele:
– cunoștințe prealabile adecvate despre formațiunea geologică în care urmează
să se formeze depozitul , respectiv despre litologia, stratigrafia și tectonica rocilor
din culcuș și din acoperiș;
– culegerea tuturor informațiilor de bază necesare pentru precizarea
parametrilor limită de const rucție și exploatare;
– demo nstrarea capacității pentru a asigura conservarea pe termen lung a
produselor înmagazinate prin intermediul integrității sale mecanice și hidraulice.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 5 – Instalația de înmagazinare trebuie proiectată, construită și exploatată, astfel
încât să preîntâmpine orice influență inacceptabilă care ar putea s -o exercite asupra
mediului înconjurător subteran. Aceasta presupune că au fost identificate
formațiunile înconjurătoare, că au fost determinate caracteristicile lor importante și
că sunt p rotejate corespunzător. Totodată, ea nu trebuie să prezinte vreun risc
pentru siguranța exploatării și a personalului.
Suplimentar față de prescripțiile de siguranță uzuale și cerințele aplicabile la
toate instalațiile industriale compatibile, trebuie luat e măsuri corespunzătoare
pentru reducerea riscului și consecințele exploziei și a pierderilor prin scurgeri.
Pentru a verifica dacă cerințele de mai sus sunt îndeplinite, trebuie
implementate sisteme de monitorizare și vizualizare împreună cu procedurile
specifice.
În contextul realizării acestor obiective, în condiții de siguranță deplină și cu
costuri minime, se înscrie și lucrarea de faț ă. Totodată, p roblema investițiilor, cea a
colaborării internaționale, strategii de colaborare în proiecte de reabilita re și
înmagazinarea subterană, siguranță și continuitate în furnizarea gazelor naturale,
fără a pierde din vedere problema mediului ambiant sunt tot atâtea aspecte de care
societatea actuală este preocupată.
Ca urmare a declinului accentuat și a creșterii posibilităților de transport prin
conducte, dezvoltarea de noi depozite de înmagazinare în apropierea marilor
consumatori va continua, așadar, să fie o prioritate.
Elementele principale legate de realizarea unui depozit de gaze naturale sunt ,
așadar: un ză cământ propriu -zis cu caracteristici potrivite pentru înmagazinare; un
număr de sonde conectate la un sistem de conducte; o stație de compresoare și de
uscare a gazelor; o stație principală care să asigure atât alimentarea în vederea
injecției, cât și furn izarea gazelor la consumatori. La aceste elemente principale se
mai adaugă: încălzitoarele individuale pentru sonde; sondele de observație;
separatoarele individuale sau colective; sistemul de colectare a apei reziduale;
aparatele de măsură și regulatoarel e de presiune; sistemul pentru injecția
metanolului.
Noile depozite sunt programate a fi realizate în zăcăminte semidepletate ,
amplasate strategic față de zonele deficitare, cu surse de gaze care asigură, în
special, acoperirea consumului în zonele cu fluc tuații zilnice și orare. Amplasarea
acestor noi depozite se va face în urma unei analize a capacității de transport a
Societății Naționale de Transport Gaze și a unor studii de prefezabilitate și
fezabilitate a unor zăcăminte depletate, situate cât mai apr oape de marii
consumatori și de zonele cu variații mari de consum sezoniere, zilnice și /sau orare.
Lucrarea cuprinde, în primul rând, câteva aspecte generale privind punerea
în evidență a unor particularități legate de condi țiile prealabile dinaintea
înma gazinării: separatoare și încălzitoare de gaze, măsurarea debitului și a
umidită ții gazelor, procedee de uscare a gazelor, cură țarea gazelor de hidrogen
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 6 – sulfurat și dioxid de carbon etc. În acela și timp, aceste elemente sunt integrate într –
un sistem mai la rg ce cuprinde elemente inedite privitoare la mecanica rocilor
aferente sistemului. Scopul este, desigur, acela al creșterii performanțelor
capacităților de înmagazinare în condiții de siguranță și cu eficiență sporită pe
întreaga durată de viață, pornindu -se de la rezervoarele subterane, înmagazinarea
propriu -zisă a gazelo r naturale, sondele de exploata re, istoricul rela ției presiune –
volum și elementele -cheie legate de mecanica rocilor aferente acestor depozite.
În ceea ce prive ște optimizarea forajelor di rijate și orizontale utilizate la
exploatarea depozitelor subterane de gaze , se pleacă de la premisa că un element
esențial al problematicii este acela al alegerii tehnolog iilor de forare și
monitorizare a traseului găurii de sondă. Tehnologiile inteligent e de săpare și
completare ale sondelor și ale infrastructurii de suprafață aferentă acestora au fost
adoptate și aplicate ca un produs firesc al dezvoltării și diversificării depozitelor
pentru gestionarea proceselor de injecție și extracție, respectiv opt imizarea și
eficientizarea operațională la nivelul noilor cerinte de consum.
Dincolo de vitezele de avansare (ROP – rate of penetration ), în industria de
profil se utilizează informații și de la sistemele pentru optimizarea forajului. E
vorba, în principiu , de senzori optimizați și simulări care integrează datele din
sondă obținute în timp real și care sunt folosi ți alături de dispozitivele de limitare a
cuplului și de sistemele de foraj inteligente .
O aten ție deosebită este acordată și dezvoltării unor so luții originale
privitoare la optimizarea sta țiilor de compresoare care deservesc procesul de
înmagazinare subterană a gazelor după descrierea activită ților din cadrul
depozitului și a procesului de operare specific. Este vorba, între altele, de analiza
sistemului de monitorizare, control și comandă al sta țiilor de comprimare,
respectiv a instala ției de control și reglare pe ntru compresoarele de gaze, respectiv
de realizare a unui studiu original cu privire la eficientizarea energetică a unei stații
de comp resoare -gaze.
În acel ași context trebuie privită și problema i dentificării și evaluării
pericolelor majore de la depozitul de înmagazinare X prin: ac țiuni și măsuri ce se
întreprind pe durata situa țiilor de urgen ță; i dentificarea pericolelor în urma
desfășurării proceselor tehnologice; prezentarea analizei pericolelor și a evalu ărilor
de risc; estimarea riscului etc.
Cert lucru! Conceptul de management integrat al proiectelor privitor la
optimizarea procesului de înmagazinare a gazelor naturale în depozite subterane va
trebui promovat și generalizat pentru toate activitățile care concură la exploatarea
câmpurilor de gaze naturale și a depozitelor de înmagazinare subterană în vederea
creșterii siguranței și securității instalațiilor și proceselor de operare, cu consecințe
directe în reducerea eforturilor investiționale și a costurilor de operare.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 7 – 2.
CONDIȚII PREALABILE DINAINTEA ÎNMAGAZINĂRII
În cadrul acestui capitol am trecut în revistă elementele de bază care
definesc sistemul complex al aducerii gazel or extrase din zăcământ în condiții
normale de înmagazinare a lor în depozitele subterane: separatoare de gaze,
încălzitoare de gaze, măsurarea debitului de gaze, măsurarea umidității gazelor,
procedee de uscare a gazelor, curățarea gazelor de hidrogenul s ulfurat și dioxidul
de carbon etc.
2.1. Separatoare de gaze
Separatoarele de gaze sunt recipienți metalici în care se separă faza gazoasă
de una sau două faze lichide, precum și de faza solidă (impurități mecanice).
Separarea se face sub acțiunea gravita ției, sub acțiunea forțelor centrifuge sau sub
o acțiune combinată a gravitației și a forțelor centrifuge.
După numărul de faze separate, separatoarele pot fi bifazice sau trifazice.
Stabilirea numărului de separatoare la o sondă sau un grup de sonde se face pe
baza unui calcul hidrodinamic.
2.2. Încălzitoare de gaze
Pentru a menține temperatura gazelor la o valoare mai mare decât
temperatura de formare a criohidraților, în unele cazuri este necesară încălzirea
gazelor, în special după trecerea acestora prin duze.
Pentru încălzirea gazelor se folosesc, cu precădere, următoarele tipuri de
încălzitoare: indirect e cu baie de apă, indirect e de tip generator de abur și
încălzitorul de tip gaz metan [ 54]. Acesta din urmă se utilizează din ce în ce mai
mult în ultima vreme, ca urmare a avantajelor nete față de primele: siguranță în
funcționare, urmărire facilă în funcționare, randamente sporite etc.
2.3. Măsurarea debitului de gaze
În industria extractivă de gaze se utilizează, cel mai adesea, debitmetre și
manometre diferențiale. Principiul de măsurare rezultă din relația care se poate
stabili între debitul de gaze scurs prin conductă și căderea de presiune realizată la
curgerea gazului printr -o diafragmă (fig. 2.2).
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 8 –
Fig. 2.2. Curgerea gazului printr -o diafragmă [ 23, 25, 89, 90].
În acest sens, se pleacă de la ecuația lui Bernoulli, scrisă pentru secțiunile 1
și 2 (fig. 2.1):
2 2 22
2 22
2 12
1 w p w p w
, (2.1)
în care:
w1, w 2 reprezintă vitezele gazului în secțiunile 1 și 2;
p1, p2 – presiunile în secțiunea de intrar e 1, respectiv de ieșire 2;
– densitatea gazului;
– coeficient de pierdere locală de sarcină.
În urma prelucrării relației 2.1 se ajunge la expresia debitului în condiții
normale scrisă sub forma:
) (1 0 BhhC q , (2.2)
în care: C este un parametru c are poate fi calculat în prealabil pentru condițiile de
livrare a gazelor, în funcție de densitatea gazelor, diametrul duzelor, temperatură,
factorul de neidealitate al gazelor Z etc. [ 23, 25, 59, 62];
h – înălțimea aferentă diferenței de presiune (p 1 – p2);
h1 – înălțimea aferentă presiunii de intrare p 1;
B – deschiderea duzei în aval.
Prin prelucrări succesive, valoarea debitului de gaze în condiții normale q0
poate fi obținută direct în Nm3/24h, iar presiunile aferente lui h și h1 se introduc
direct în bar.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 9 – 2.4. Măsurarea umidității gazelor
Umiditatea gazelor naturale reprezintă cantitatea de apă conținută de masa
gazului. Determinarea cantității de apă din gaze se realizează prin metode directe
sau indirecte.
Metodele directe constau în măs urarea cantității de apă conținută în volume
cunoscute de gaze prin metode chimice sau fizico -chimice (adsorbție și absorbție).
Metodele chimice se bazează pe detectarea și determinarea cantitativă a
produșilor reacțiilor chimice ale unor substanțe cu ap a conținută în volume sau
mase determinate de gaze. Aceste metode prezintă dezavantajul că nu pot fi
aplicate decât în condiții de laborator.
Metodele bazate pe adsorbție constau în trecerea unor volume determinate
de gaze prin tuburi de sticlă ce conțin un adsorbant (silicagel, clorură de calciu
etc.), urmată de determinarea creșterii în greutate a tuburilor cu adsorbant prin
cântărire. Aceste metode au o precizie nesatisfăcătoare în cazul gazelor cu
umidități mici, ca urmare a faptului că reținerea apei prin adsorbție nu este totală.
Metodele bazate pe absorbție permit determinarea cantității de apă din gaze
după ce aceasta a fost reținută într -o substanță absorbantă fie printr -un procedeu
colorimetric, fie prin cântărire, în funcție de natura absorbant ului folosit. Schema
de principiu a aparatului utilizat pentru determinarea umidității gazelor prin
absorbț ie este prezentat în figura 2.6 (în partea dreaptă este prezentat un
higrometru portabil folosit î n preze nt pentru mă surători) [10, 42, 70].
2.5. P rocedee de uscare a gazelor
Prin uscarea gazelor se urmărește eliminarea totală a apei condensate,
respectiv eliminarea parțială a apei în stare de vapori, în așa fel încât pentru orice
valoare a presiunilor și temperaturilor din rețeaua de vehiculare a gazelor să nu mai
fie posibilă condensarea apei.
Eliminarea apei din gaze se face prin adsorbție, absorbție și comprimare –
răcire. În condițiile de schelă se utilizează, cel mai adesea, u scarea prin adsorbție și
cea prin absorbție.
2.7. Studiu de caz: asupra unor defec țiuni majore a le stației de
uscare
Este vorba de un studiu de caz referitor la peri colele care pot să apară la o
stație de uscare în urma nerespectării normelor tehnice. Pe o perioadă de zece luni,
stația de uscare X a func ționat cu debitul peste capacitatea maximă admisă , așa
cum se poate observa în graficul de mai jos (fig. 2.12) [70].
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 10 –
Fig. 2.12. Tabel cu debite și cantit ăți extrase în anul 2015
din sta ția de uscare X [70]
Rezultatele negative nu au întarziat s ă apară. Sta ția nu a mai func ționat în
parametri normali și instala ția s-a oprit. În urma inspec ției tehnice, s -a constatat c ă
motorul electric de la ventilatorul VA 301 , care asigur ă aerul de combustie pentru
arzătorul cu flac ără pilot, este ars, la fel și motorul electric de la pompa de circulare
TEG, iar releul termic de comand ă din dulapul de automatizare este defect. Piesele
defecte au fost achizi ționate și montate în instala ție, sta ția pornindu -se ulterior.
La un interval de dou ă zile, sta ția de uscare a fost oprit ă din nou. În camera
de ardere s -a gasit glicol, iar la co ș stația scotea fum negru. S -a demontat camera
de ardere și schimb ătorul de caldur ă și s-au transportat în baza prestatorului de
servicii pentru constatare. S -a constatat fisura pl ăcii frontale și linere le defecte
(etan șări tubulatur ă schimb ător de c ăldură). Piesele au fost reparate și montate în
instala ție, iar sta ția a fost pus ă în functiune după 5 zile de la data opririi .
După 4 zile de func ționare a avut loc o explozie pe circuitul arz ător – coș de
evacuare. În urma acestui eveniment, s -a constatat c ă membrana de armare a
regulatorului cu țit de pe circuitul alimentare gaze combustibile este spart ă, iar
sistemul de protec ție anti -pluvial al co șului de ardere este deteriorat.
S-au remediat toate defec țiunile și s-a spălat coloana absorber în ambele
sensuri. În urma pornirii sta ției s-a constatat că la un debit mai mare de 20% din
capacitatea maximă, circuitul glicolului nu se realizează complet , sta ția
funcționând defectuos.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 11 – Toate aceste defec țiuni au pr odus pierderi mari pentru societate. Din
considerentele de mai sus , am propus următoarele măsuri :
– retehnologizarea liniei de separare montat ă în amonte de instala ție;
– mărirea debitului d e gaze prin adăugarea unui al doi lea absorber în paralel
cu cel existe nt, sau limitarea debitului de gaz e la valoarea maximă admisă;
– instalarea unei linii suplimentare de separare a impurită ților din TEG în
instala ție.
3.
PROCESUL TEHNOLOGIC DE ÎNMAGAZINARE
Așa cum am mai amintit, principalele elemente care compun un depo zit
subteran de gaze sunt: rezervorul subteran propriu -zis; sondele de injecție, injecție –
extracție și de observație; instalațiile de suprafață: stații de compresoare, conducte
de injecție și extracție, grupuri de sonde, stația de uscare a gazelor extrase,
instalația pentru recuperarea energiei, conductele de legătură dintre instalații etc.
În sinteză, procesul tehnologic de înmagazinare, prin prisma aspectului
funcțional al elementelor amintite, ar putea fi caracterizat astfel:
(1) Instalațiile de suprafa ță ale unui depozit de înmagazinare asigură
măsurarea și comprimarea gazelor din rețeaua de transport, injectarea lor în
depozitul subteran, extracția din depozitul subteran, respectiv purificarea și
măsurarea gazelor în vederea livrării lor în sistemul de transport. Stația de
compresoare comprimă gazele ce urmează a fi depozitate de la o presiune de
aspirație p a (existentă în sistemul de transport), până la o presiune de refulare p r
(maximă admisă de structura unde se înmagazinează gazele).
(2) Conductele de injecție asigură transportul gazelor de la stația de
compresoare la structura de înmagazinare.
(3) Grupurile de sonde sunt dotate cu instalații care asigură dirijarea și
măsurarea tehnologică a gazelor la sondele de injecție, precum și colectarea,
măsur area și condiționarea gazelor în procesul de extracție. Aceste instalații
tehnologice aferente grupurilor de sonde sunt, în mod frecvent, comune ambelor
procese de injecție și extracție. Ele asigură cuantificarea debitelor de gaze injectate
și extrase per total, precum și individual pe fiecare sondă.
(4) Stația de uscare asigură, așa cum am mai amintit, eliminarea apei din
gaze în vederea introducerii acestora în sistemul de transport, cu respectarea
condițiilor i mpuse de standardele în vigoare. Această sta ție este racordată la traseul
de ieșire a gazelor din depozite și poate fi unică , pentru întreg depozitul, sau
montată separat, câte una la fiecare grup de sonde.
(5) Instalația de recuperare a energiei folosește căderea de presiune (de la
presiunea de exp loatare a depozitului, la presiunea de transport).
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 12 – (6) Rezervorul subteran în care se face depozitarea gazelor conține un mediu
poros -permeabil, solid cu un acoperiș (capac) format din roci impermeabile care
împiedică migrarea fluidelor din depozit pe vert icală, capabil să livreze atât debitul
zilnic cât și cantitatea totală de gaze pe timpul friguros, fără a avea o presiune de
comprimare prea ridicată.
3.1. Rezervoare executate în sâmburi de sare
În figura 3.1 este prezentată schema unui rezervor subte ran executat în sare.
Realizarea acestor depozite se face prin sonde amplasate la adâncimi
indicate de investigațiile geofizice, prin circulație cu apă dulce. Pentru aceasta
sondele sunt echipate cu două garnituri de lucru concentrice. Dizolvarea sării p rin
circulație cu apă dulce se realizează prin două metode:
– prin circulație directă, când apa dulce se injectează prin garnitura de lucru cu
diametrul cel mai mic, evacuarea saramurii realizându -se prin spațiul inelar dintre
cele două garnituri de lucru;
– prin circulație inversă, când apa dulce se pompează prin spațiul inelar dintre
cele două garnituri de lucru, iar saramura rezultată se evacuează prin garnitura cu
diametrul cel mai mic.
3.2. Înmagazinarea subterană a gazelor în stare naturală
În acest caz, depozitarea subterană se poate face în zăcăminte de gaze
epuizate total sau parțial, în acvifere sau în rezervoare subterane criogenice sau în
caverne formate în sâmburi de sare.
Înmagazinarea gazelor în zăcăminte epuizate energetic reprezintă una d intre
variantele care s -au impus din punct de vedere economic, cu condiția ca fondul de
sonde existent să poată fi folosit, iar rezervorul să fie perfect etanș pentru a asigura
conservarea volumului de gaze injectat. De asemenea, este preferabil ca porozit atea
și permeabilitatea să fie cât mai mari, iar adâncimea relativ redusă, astfel încât
presiunea de injecție să fie cât mai mică.
3.3. Sonde de exploatare
Pentru exploatarea unui depozit de înmagazinare a gazelor naturale în
rezervoare depletate se folosesc trei tipuri de sonde:
– sonde de exploatare, destinate injecției și extracției gazului înmagazinat;
– sonde de observație și control săpate în rezervorul de înmagazinare sau în
alte straturi de deasupra acestuia;
– sonde de serviciu ( service ) pentru rei njecția apei în rezervoare subterane
(dacă este cazul).
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 13 –
3.4. Istoricul relației presiune -volum
Scurgerea gazelor din depozit poate fi observată în cazul studierii istoricului
variației cuplului presiune -volum al rezervorului. Pentru aceasta trebuie bi ne
înțeles tipul ciclului. Injecția și extracția gazelor dintr -un zăcământ cauzează
modificarea presiunii din rezervor.
Când ciclurile de injecție și extracție sunt identice de la an la an și nu apar
pierderi, istoricul presiune -volum trebuie să fie iden tic în fiecare an. Totuși,
ciclurile de injecție -extracție nu sunt niciodată identice doi ani la rând, dar pot
exista puncte de comparație pe parcursul ciclului.
Linia punctată din figura 3.3 reprezintă curba de declin a presiunii care a fost
modificată. Dacă acest rezervor ar fi utilizat ca depozit, gazul curent ar fi
reprezentat pe linia continuă din figură. Ciclul de injecție este reprezentat de
porțiunea AB și se realizează în lunile de vară (în acest timp rezervorul trebuie să
fie umplut la întreaga c apacitate).
3.5. Studiu de caz: e lemente de meca nica rocilor și etan șeitatea
rezervorului
Studiul de caz prezentat în acest subcapitol se referă la depozitul de
înmagazinare subterană de la Urziceni. Concret, pentru depozitul Urziceni s-a
propus pentru presiunea finală de injectie , valoarea de 130 bar. Utilizarea în
practică a acestei presiuni necesită, într e altele, verifica rea, î n prealabil , dacă
rezisten ța mecanică și etanșeitatea depozitului sunt afectate de creșterea presiunii,
precum și eventualele consecin țe. În aces t scop se impune realizarea urmă toarelor
etape:
1) Evaluarea stării de tensiune din capac corespunz ătoare noului regim de
operare și exploatare a depozitului.
2) Determinarea , pe probe de rocă, recoltate prin carotaj mecanic din capac ul
depozitului, a testelor de laborator nec esare pentru evaluarea rezisten ței mecanice
și a etanșeită ții acestuia.
În acest scop se v or determina: limita de rupere și/sau curgere a rocii;
constantele de material (coeficientul Poisson , modulul lui Young ); permeabilitatea
rocii pentru starea de tensiune din capac corespunzatoare valorilor extrem e ale
presiunii de lucru (maximă, de 130 bari și minimă , de 50 bari).
3) Analiza rezultatelor obțin ute la punctele 1 si 2, precum și elaborarea unui
punct de vedere privind eventuale riscuri, restricții și recomandări pentru realizarea
în siguran ță a obiectivului propus .
Scopul urm ărit este acela de a verifica dacă rezisten ța mecanică și
etanșeitatea capacului se păstrează la parametrii actuali și pent ru condi țiile în care
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 14 – depo zitul va opera la presiunea ini țială de zăcămâ nt, iar presiunea de lucru se va
situa î ntre valorile extreme: valoarea maxima pmax = 130 bar și valoarea minimă
pmin = 50 bar .
Stările de tensiune din capac și din depozit corespunz ătoare noului
regim de presiune
Valorile tensiunilor din capac și din depozit sunt necesare pentru a fi
comparate cu limitele de rupere și/sau curgere plastică ale rocilor componente. În
urma acestor compara ții se pot anticipa riscul și con ditiile de apari ție a unor
deforma ții periculoase, c are afectează rezisten ța mecanică și etan șeitatea capacului
și, implicit , a depozitului.
Rocile c are alcătuiesc capacul și depozitul sunt poroase. Aceste roci sunt
supuse la for țe externe (greutatea stratelor de deasupra, presiunea d in sondă,
eventuale for țe tectonice), dar și la for țe interne: for țe de frecare internă și forța
presiunii din pori. În consecin ță, stările de tensiune trebuie evaluate î n valori
efective (reale) care depind de tensiunile aparente , distribu ția și geometria porilor –
cuantificată prin coeficientul de arie al porilor ( a), presiunea din pori ( pp) și
coeficientul de frecare internă al rocii – notat cu f. La râ ndul lor , tensiunile
aparente sunt dependente de adâncime – notată cu H, greutatea specifică totală a
rocii (γ), coeficientul de confinare (ξ o) și presiunea din sondă (ps).
În general, pentru valorile tensiunilor din imediata vecinatate a sondei (din
zona secundară ), numite și tensiuni secundare , se folosesc formule de calcul
diferite de cele ale tensiunilo r primare – situate î n afara zonei secundare (denumită
zona primară ), iar tensiunile efective se calculează diferit de l a o categorie de roci
la alta, în func ție de particularită țile ei re feritoare la tipul discontinuită ților,
coeziune, permeabilitate, par ametrii frecării interne și caracteristicile
hidrodinamic e ale fluidelor care o saturează [19 – 21].
Din datele disponibile – unele fu rnizate de societatea Romgaz , iar altele
obținute de autor prin teste de laborator la Universitatea Petrol -Gaze din Ploie ști,
respectiv prin pre lucrarea valorilor mă surate, s -au constatat urmă toarele:
1) Nu există măsurători și nici indicii pentru prezen ța forțelor tectonice și, în
consecin ță, acestea se neglijează . Tensiuni le aparente primare se consideră a fi
cauzate /gen erate doar de câ mpul gra vitațional terestru.
2) Se consideră că intercala ția M5 -M4 (capacul depozitului) este un strat
continuu pe toată suprafa ța – activă și inactivă a depozitului, iar ad âncimea și
grosimea acestuia prezintă valori egale sau apropiate d e cele existente î n sonda
nr. 332 Urziceni .
3) Roca din capac se încadrează î n categoria celor plastic ecruisabile,
poroa se, impermeabile, slab coezive și cu coeziunea sensibilă la varia ția
conținutului de apă (a umidită ții).
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 15 – 4) Roca din depozit – pentru care nu au fost furnizate probe – a fost
considerată acoperitor ca fiind necoezivă (poate prezenta intercala ții nisipoase) și
evident, poroasă, saturată cu gaze, permeabilă și plastică. Corespunză tor acestei
descrieri, din punct de veder e mecanic, s -a considerat că această rocă prezintă
valori nule pentru coeziune, limita de plasticitate, limita de rupere și moduli de
deformare, î nsă poate prezenta frecare internă, iar unghiul de frecare internă poate
fi mai mare dec ât al rocii din capac.
Modelele folo site aici pentru calculul te nsiunilor efective – cunoscute î n
literatura de specialitate, sunt cele corespunz ătoare tip ului de roc ă, situa ției și zonei
din care face parte [71, 72]. Valorile parametrilor implica ți în modelele tensiunilor
necesare – folosit e la calculul acestora, sunt urm ătoarele:
– adâncimea: 1208 m (limita de adâncime dintre capac și depozit î n sonda
nr. 332 Urziceni , din care s -a extras proba de rocă folosită pentru testele de
laborator);
– coeficientul de confinare: 0,82;
– coeficientul de arie al porilor: 0,51;
– unghiul de frecare internă: 25o;
– coeziunea: 167,7 kPa.
Rezultatele testelor de laborator
Au fost realizate urmă toarele teste de laborator:
– limita de rupere și /sau curgere plastică, precum și constantele de material
(coeficie ntul Poisson , modulul lui Young ) ale rocii;
– permeabilitatea rocii pentru starea de tensiune din capac corespunzătoare
valorilor extreme (maximă , de 130 bar și minimă , de 50 bar) ale presiunii de lucru.
Proba de rocă necesară acestor teste a fost prelevat ă, prin carotaj mecanic,
din sonda nr. 332 Urziceni , din capacul depozitului și din intervalul de adâ ncime
1208 – 1208,5 m. Carota mec anică furnizată a avut diametrul ini țial de circa
60 mm, iar lungimea însumată a fragmentelor componente a fost de 0,85 m.
Testele de laborator realizate sunt:
1. Testul de permea bilitate;
2. Testele mecanice (limita de rupere și/ sau curgere plastică și constantele
de material ale rocii);
3. Alte teste imp use/solicitate de evaluarea stărilor de tensiune și a stări lor
limită din capac și din depoz it.
Scopul testului de permeabilitate a fost acela de a verifica dacă etan șeitatea
actuală a capacului este afectat ă de cre șterea presiunii de lucru, la valoarea de
130 bar, programată pentru viitorul regim de operare a l depozitului. Valoarea
masurată pentru permeabilitate î n urma acestui tes t a fost de 0,1307 mD.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 16 – Compozi ția litologică a rocii din capac se situeaz ă în categoria celor cu
evidente trăsă turi plastice. În acest scop a fost realizat un test de compresiune ca re
a eviden țiat prezen ța deforma țiilor plastice (instantanee și ireversibile) chiar de la
începutul încărcării, dar și a unui modu l de ecruisare cu valoare nenulă și variabil ă
(deforma ții plastice neliniare). În consecin ță, limita de plas ticitate a rocii este nulă
(lipsește domeniul deforma țiilor reversibile), iar prezen ța unui modul de ecruisare
nenul impune determinarea limitei de rupere.
Limita de rupere a fost determinată prin forfecare directă în condi ții de
compresiune controlată, perpendiculară pe p lanul de forfecare impus. Pentru
tensiunea normală de compresiune au fost aplicate , succesiv , valorile: 100, 200 și
300 kPa. Valorile măsurate pentru rezisten ța la rupere prin f orfecare au fost: 214,1,
267,6 și, respectiv , 310,9 kPa.
Din interd ependen ța dintre rezisten ța la rupere prin forfecare și tensiunea
normală de compresiune au fost stabilite valorile pentru coeziune de 167,7 kPa,
respectiv pentru unghiul de frecare internă de 25o.
Interdependen ța liniară dintre rezisten ța la rupere prin forfecare și tensiunea
normală de compresiune confirmă că roca respectă criteriul de rupere Mohr –
Coulomb. Curba limit ă de rupere a rocii, î n planul tensiunilor normal e și
tangen țiale din pla nul de rupere, are forma liniară cu panta dată de unghiul Φ și cu
ordonat a la origine dată de coeziune . Rezultatele de ma i sus permit a calcula
rezisten ța la ru pere prin forfecare a matricei și coeficientul de arie al porilor.
Valoarea coeficientului a este utilă pentru calculul tensiunilor efective din capacul
depozitului, ia r unghiul de frecare interna Φ – pentru coeficientul de frecare internă
al rocii f (f = tg Φ).
Pentru roca din capac s -a mai mă surat coeficientul de contrac ție
(deforma ție) transversală – numit și coeficientul Poisson , și modulul de deforma ție
liniară , cuno scut și sub denumirea de modulul lui Young . Ambele valori au fost
măsurate simultan, pe o aceea și epruvetă cu diametrul de 60 mm. Val orile
masurate au fost urmă toarele:
– coeficientul Poisson: 0,45055, iar
– modulul lui Young: 436·102 MPa.
Coeficientul Poisson este necesar pentru a evalua coeficientul de confinare
pentru zona primară, iar acesta din urmă este necesar, la râ ndul lui, pentru a calcula
tensiunile primare aparente.
Odată cu testul de permeabilitate au mai fost măsurate porozitatea și
densitatea matricei din rocă. Valorile acestora sunt urmă toarele:
– porozitatea: 4,3% (0,043);
– densitatea matricei: 2,2 g/cm3 sau 2200 kg/m3.
La data testului de forfecare au mai fost determinate umiditatea naturală a
rocii și permeabilitatea fa ță de apă. Valorile o bținute au fost urmă toarele:
– umiditatea naturală: 16,6%;
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 17 – – permeabilitatea: 8,97 ˑ 10-6 cm/s.
Analiza rezultatelor obținute
Rezisten ța mecanică a capacului și a depozitului
Rezisten ța mecanică a rocilor din capac și depozit nu este afectată atâta timp
cât stările lor de tensiune se situează sub st ările limit ă de rupere. Pentru a verifica
poziția unei stă ri de tensiune, dintre cele calculat e pentru capac sau depozit, fa ță de
frontiera de rupere a rocii, s -a folosit criteriul de rupere Mohr – Coulomb . În acest
scop a fost calculat indicatorul DPR (abrevierea de la ,,diferen ța pantei de
rupere”). Valorile pozitive ale parametrului DPR corespund stă rilor de tensiune
aflate sub limita de rupere și care nu prezintă nici un pericol, iar valorile negative
indică s tări de tensiune superioare limitei de rupere.
Analiz ând valo rile indicatorul ui DPR, am constatat următoarele :
1. Rezisten țele mecanice ale capacului și depozitului din zona primară nu
sunt afectate de tensiunile apă rute la presiunile de lucru situate în intervalul [50 –
130] bar și nici de valori mai mari cum ar fi pmax = 150 bar sau valori mai mici cum
ar fi pmin = 30 bar. Singurele excep ții apar î n cazul depozitului pentru presiunea de
130 bar dacă γ < 1600 daN/m3 și pentru presiunea de 150 bar dacă γ < 1800
daN/m3.
2. Rezisten ța mecanică a capacului în zona secundară, din imediata
vecină tate a sondelor, nu este afectată de tensiunile apă rute la presiunile de lucru
situate î n intervalul [50 – 130] bar, dar asta numai dacă greutatea specifică totală a
rocii (valoarea medie ponderată cu grosimea straturilor situate în intervalul de
adancime H € [0; 1208] m) se află sub valoarea γ = 2000 daN/m3; în caz contrar
trebuie majorată limita inferioară a presiunii de lucru pmin. De exemplu, pentru
γ € [2000; 2200] daN/m3 se recomandă pmin = 70 bar.
O evaluare mai corectă pentru pmin – care să nu prezi nte risc de rupere a
capacului în zona secundară –, se poate face doar după cunoa șterea mai precisă a
greută ții specifice γ, iar acest lucru este posibil printr -un carotaj de densitate
realizat în una sau câ teva sonde reprezentative din perimetrul de lucru al
depozitului.
3. Referitor la zona secundară a depozitului , rezultatele ob ținute indică
prezen ța stărilor de rupere pentru toate va lorile analizate ale pres iunii și ale
greută ții speci fice γ. Acest lucru nu afectează rezisten ța mecanică și etan șeitatea
capacului, dar creează condi ții favorabile de existen ță a afuxului de impurită ți de
solide – fenomen confirm at probabil de datele de produc ție actuale și anter ioare.
Evident că acest fenomen de antrenare și deplasare – din strat în sondă , a
particulelor de roc ă – este prezent doar în etapa de extrac ție. D e asemenea,
rezultatele confirmă că metodele ce pot comba te afluxul de impurită ți de solide î n
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 18 – aceste situat ii sunt altele decâ t cele meca nice (utilizarea filtrelor, cre șterea
coeziunii și consolidarea rocii prin tratamente chimice și/sau controlul par ametrilor
de curgere a gazelor în zona secundară ). Dintre metodele mecanice poate fi totuși
încercată aceea î n care unele sonde sunt folosite doar pentru injec ție, iar altele doar
pentru extrac ție.
Etan șeitatea capacului
Litologia și caracteristicile fizice ale rocii ce co nstituie capacul depozitului o
încadrează î n categoria celor plastic ecruisabile, slab coezi ve, cu coeziunea
sensibilă la umiditate (coeziunea variază cu con ținutul de apă ). Rezultat ele testelor
de mai sus confirmă această consta tare. Asemenea roci au rezisten ța mecanică
scăzută și, din acest motiv, î n timpul proceselor de caro taj mecanic, extrag ere din
sondă, manipulare și transport, se pot fractura și fragmenta în mai multe bucă ți, iar
în matricea lor solidă pot apare microfisuri și fisuri vizibile cu ochiul liber.
Prezen ța unor fisuri vizibile, atî t pe suprafa ța exterioară a carotei ini țiale –
provenită de la sonda 332 Urziceni –, cât și pe cea a epruvetelor confec ționate,
anticipează posibilitatea ca valorile mă surate pentru permeabilitate – în testul de
mai sus, să fie mai mari decâ t cele reale, corespu nzătoare condi țiilor in situ . Din
acest motiv, pen tru evaluarea sensului de evolu ție a permea bilității și etan șeității
capacului se consideră suficient a analiza sensul de varia ție al tensiunilor in situ . În
literatura de specialitate [19-21] există multe rezultate experimentale care confirmă
scăderea permeabilită ții odată cu cre șterea solicitării la compresiune, în general, și
la compresiune triaxială, în special. Prin urmare, dacă evaluările din capac
confirmă o cre ștere a compresiunii odată cu cre șterea presiuni i de lucru din
depozit, atunci e xistă certitudinea că permeabi litatea capacului va fi mai mică decât
cea actuală și, în consecin ță, etan șeitatea nu este afectată .
Certitudinea rezultatelor
În ceea ce prive ște certitudinea rezultatelor prezentat e este necesar să fie
luate în considerar e urmă toarele aspecte:
1. Valorile măsurate în condi ții de laborator nu oferă o precizie la fel de
bună ca a celor măsurate în condi ții in situ . În cazul de fa ță valorile m ăsurate î n
laborator pentru coeficientul Poisson, coeziune și permeabilitate trebuie acceptate
cu un anumit grad de incertitudine.
2. Mare parte dintre mă rimile calculate aici folosesc valori corespunză toare
sondei 332 Urziceni și care, e posibil, să nu fie acelea și pentru î ntreaga suprafa ță a
depozitului. De exemplu, capacul a fost cons iderat ca având peste tot acelea și
caracteristici fizico -mecanice cu cele cunoscute din sonda 332 Urziceni , iar pentru
adâncime și grosime s -au neglijat eventualele abateri de la valorile acesteia.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 19 – 3. La evaluare a tensiunilor s -au neglijat for țele tectoni ce pentru că
elementele acestora – ca m ărimi vectoriale – sunt necunoscute.
4. Din lipsa datelor necesare nu s -a analizat efectul faliilor ce traversează
depozitul asupra rezisten ței și etan șeității capacului în condi țiile de cre ștere a
presiunii de opera re. Se recomandă ca ace st aspect să fie clari ficat printr -un studiu
dedicat î n exclusivitate acestei probleme și care , eventual , să abordeze și subiectul
riscurilor de canalizare a gazelor.
Concluzii par țiale
Rezultatele ob ținute pentru regimul de opera re al depozitulu i la presiuni de
lucru situate între valoarea minimă de 30 bar și cea maximă de150 bar conduc la
următoarele concluzii par țiale:
1. Rezisten țele mecanice ale capacului și depozitului din zona primară nu
sunt afectate de tensiunile apă rute la presiunile de lucru situate î n intervalul
[50; 130] bar și nici de valori mai mari cum ar fi pmax = 150 bar sau valori mai mici
cum ar fi pmin = 30 bar. Singurele exceptii apar î n cazul depozitului pentru
presiunea de 130 bar dacă γ < 1600 daN/m3 și pentru presiunea de 150 bar în
condi țiile în care valoarea γ < 1800 daN/m3.
2. Rezisten ța mecanică a capacului în zona secundară, din imediata
vecină tate a sondelor, nu este afectată de tensiunile apă rute la pres iunile d e lucru
situate î n intervalul [50 ; 130] bar, dar asta numai dacă greutatea specifică totală a
rocii (valoarea medie ponderată cu grosimea straturilor situate în intervalul de
adancime H € [0; 1208] m) se află sub valoarea γ = 2000 daN/m3; în caz contrar ,
trebuie majorată limita inferioară a presiunii de lucru pmin. De exemplu, pentru
cazul γ € [2000; 2200] daN/m3 se recomandă pmin = 70 bar.
O evaluare mai corectă pentru pmin – care să nu prezi nte risc de rupere a
capacului în zona secundară, se poate face doar după cunoa șterea mai precisă a
greută ții spe cifice γ, iar acest lucru este posibil printr -un carotaj de densitate
realizat în una sau câ teva sonde reprezentative din perimetrul de lucru al
depozitului.
3. Referitor la zona secundară a depozitului , rezultatele ob ținute indică
prezen ța stă rilor de rupere pentru toate va lorile analizate ale presiunii și ale
greută ții speci fice γ. Acest lucru nu afectează rezisten ța mecanică și etan șeitatea
capacului, dar creează condi ții favorabile de existen ță a afuxului de impurită ți
solide – fenomen confirmat probab il de datele de produc ție actuale și anterioare.
Evident că acest fenomen de antrenare și deplasare – din strat în sondă, a
particulelor de rocă – este prezent doar în etapa de extrac ție. De asemenea,
rezultatele confirmă că metodele ce pot combate afluxul de impurită ți solide în
aceste situa ții, sunt altele decâ t cele meca nice (utilizarea filtrelor, cre șterea
coeziunii și consolidarea rocii prin tratamente chimice și/ sau controlul
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 20 – parametrilor de curgere a gazelor în zona secundară ). Dintr e metodele mecanice
poate fi totuși încercată aceea în care unele sonde sunt folosite doar pentru injec ție
și altele doar pentru extrac ție.
4. Referitor la sensul în care se poate modifica etan șeitatea capacului pe
durata noului regim de operare al depozi tului, cu valori mai mari pentru pre siunea
de lucru, este suficientă analiza sensului de evolu ție al stă rilor de tensiun e din roca
acestuia. Se constată aici că, odată cu cre șterea pr esiunii de lucru, are loc o cre ștere
a solicitării de compresiune triaxia lă, ceea ce conduce la o scădere a permeabilită ții
și – corespunz ător –, la o ameliorare a etan șeității. Prin urmare, trecerea la valori
mai mari ale presiunii de lucru nu afectează etan șeitatea capacului fa ță de nivelul la
care s -a situat până î n prezent.
4.
OPTIMIZAREA FORAJELOR DIRIJATE ȘI ORIZONTALE
UTILIZATE LA EXPLOATAREA DEPOZITELOR
SUBTERANE DE GAZE
4.1. Generalităț i
Tehnologia forajului a realizat progrese deosebite în ultimele decenii mai
ales și pentru dezvoltarea capacit ăților de înmagazina re a gazelor naturale în
vederea echilibrării balanței dintre surse și consum, ca și pentru creșterea
siguranței și continuității în furnizare.
Primele sonde cu înclinări mari, unele chiar cu extensii orizontale , au fost
forate în anii 1950 – 1969 în fosta URSS (Azerbaidjan, Bașchiria, Ucraina
Subcarpatică, Siberia Occidentală), în vederea creșterii debitelor de petrol.
Majoritatea lor aveau adâncimi și deplasări mici, și nu erau tubate în dreptul
stratului productiv. Dar adevărata dezvoltare a sondelor cu deplasări mari (Canada,
Alaska, Venezuela, Indonezia, Siberia Occidentală, California, sudul Angliei etc.)
a început după 1980. S -a ajuns, astfel, ca în jurul anului 2000, ponderea acestora să
depășească 7 % din totalul sondelor forate în lume [ 42].
În Ro mânia, sonde dirijate și orizontale a realizat cu precădere SC Foraj
Sonde Tg. Mureș. Astfel, numai în perioada 2008 – 2012, întreprinderea a realizat
un număr de 34 de astfel de sonde:
– Sondele 531, 576, 580, 581 și 594 Boldesti, dirijate cu program antico liziune
și deviate pe intervalul 1700 m – 2100 m cu 150 până la 250, au avut următorul
program comun de tubare: coloana de ancoraj de 13 ⅝ in (500 … 600 m), coloana
intermediară de 9 ⅝ in (1800 … 2100) m și coloana de exploatare de 7 in (2
500…3 200 m).
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 21 – – Sondele 254, 255, 256, 261, 262, 263, 264, 290 Colibași, dirijate cu program
anticoliziune și deviate pe intervalul 1000 m – 1800 m cu 200 până la 250: 13 ⅝ in
(500 m); 9 ⅝ in (1 500 … 2 200 m); 7 in (2000 … 2700 m).
– Sondele 582 și 594 Chițorani, deviate de la adâncimea de 1500 m cu 250: 13
⅝ in (400 … 500 m); 9 ⅝ in (2000 … 2200 m); 7 in (2400…2500 m).
– Sonda 16 Cloasterf, deviată de la 900 m la 1500 m cu 35 grade, cu revenire
la verticala de la 1900 m: 13 ⅝ in (50 m); 9 ⅝ in (800 m); 5 ½ in (2700 m).
– Sonda 363 bis Țintea, deviată de la 2300 m până la 2450 m, cu 18 grade, cu
menținerea deviației până la adâncimea finală: 13 ⅝ in (500 m); 9 ⅝ in (2800 m); 7
in (3050 m).
– Sonda 7 bis Nadeș – sondă de salvare, deviată de la 90 m, cu 16 grade la 420
m, cu revenir e la verticală de la 630 m: 13 ⅝ in (50 m); 9 ⅝ in (200 m); 5½ in
(1050 m).
– Sondele 960 și 961 Runcu, dirijate de la suprafață cu program anticoliziune
și deviate de la 1600 … 1700 m, cu până la 45 grade la 2000 … 2100 m: 9 ⅝ in
(600 m); 7 in (1900 … 21 00 m); 4 ½ in (lainer) la 2400 … 2500 m.
– Sonda 600 Caragiale, deviată de la 2070 m, cu 20 grade la 2270 m, cu
menține rea deviației până la talpă: 13⅝ in (300 m); 9⅝ in (1900 m); 7 in (2500 m).
– Sonda 11 Porumbeni, deviată de la 860 m, cu 20 grade la 1060 m , cu
revenire la verticală de la 1950 m: 13 ⅝ in (300 m); 9 ⅝ in (800 m); 7 in (2100 m).
– Sonda 20 Ghindari, deviată de la 750 m, cu 23 grade la 1033 m, cu revenire
la verticală de la 2000 m: 13 ⅝ in (200 m); 9⅝ in (1400 m); 7 in (2750 m).
– Sondele 2011, 2 013, 2014 Țicleni, cu program de anticoliziune de la
suprafață și deviate de la aproximativ 1200 m cu 18 … 25 grade, cu menținerea
deviației până la talpă: 13 ⅝ in (500 m); 9 ⅝ in (1800 m); 7 in (2500 m).
– Sondele 655, 656, 684, 690 Oprișenești, dirijate d e la suprafață cu program
de anticoliziune, cu deviere de la 500 m cu 18 … 25 grade până la 800 m, și
menținerea deviației până la talpă: 9 ⅝ in (300 m); 7 in (1700 m).
– Sonda 727 Sare Băicoi, deviată de la 2150 m, cu 18 grade până la 2227 m,
cu menținerea deviației până la talpă: 13 ⅝ in (430 m); 9 ⅝ in (2000 m); 7 in (2500
m).
– Sonda 327 Câmpina, deviată de la 700 m, cu 15 grade la 900 m și
menținerea deviației până la talpă: 9 ⅝ in (300 m); 7 in (1700 m).
– Sonda 2781 Ciurești Sud, cu început de deviere de la 1700 m, cu atingere de
90 grade la 2050 m și menținere pe orizontală până la talpă: 13 ⅝ in (270 m); 9 ⅝
in (1270 m); 7 in (2700 m).
– Sonda 1127 Surdulești, cu început de deviere de la 1350 m, cu 90 grade la
1800 m și menținerea pe orizontală până la talpă: 9 ⅝ in (600 m); 7 in (1665 m);
gaură liberă de la 1715 m.
Procesul continuu și riguros de monitorizare și control în activitatea de
proiectare și săpare a sondelor a devenit o preocupare de importanță capitală pentru
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 22 – majoritatea companiilor de pro fil din lume. Elementele cheie care trebuie
monitorizate, controlate și ajustate ori adaptate în timp real în procesul de realizare
al sondelor sunt:
– afluxul fluidelor de foraj în timpul forajului, cimentării coloanelor ori în
timpul testelor de producție, completare și echipare a sondelor;
– asigurarea echilibrului strat -sondă pentru condițiile dinami ce cele mai seve re
care pot apare la pornirea și în timpul circulației, la manevra materialului tubular,
în timpul rotirii garniturii de foraj, ori în cazul div erselor combinații ale acestor
elemente (circulație și rotire, circulație și manevră etc.);
– implementarea , în cadrul managementului schimbării MOC ( management of
change ), a unor pr oceduri care să acopere întreg ciclu l de viață al unei sonde, pe de
o parte, și elementele de bază pentru subsistemele cheie ale instalației de foraj și
ale personalului aferent, pe de altă parte.
Principalii factori de risc care pot genera afluxuri din stratele traversate în
gaura de sondă sunt:
– diferențe semnificative între pres iunea din pori și presiunea din s ondă;
– anomaliile de presiune din porii rocilor traversate;
– permeabilitatea mare a diferitelor zone saturate cu fluide, care poate favoriza
afluxul mai puternic al acestora în gaura de sondă, cu consecințe negative în
produ cerea de manifestări eruptive;
– depășirea gradientului de fisurare, cu consecințe nedorite în ceea ce privește
posibilele pierderi de fluide în strat care pot genera, indirect, manifestări eruptive
etc.
Sondele direcționale și orizontale au fost analizate la nivel mondial și au
demonstrat performanțe nete față de sondele clasice verticale (de exemplu, debitele
obținute au fost de până la 3 – 4 ori mai mari). Pentru zăcămintele de gaze
depletate s -au realizat de pe o locație, cu un număr minim de locații, s ondele
necesare (verticale, direcționale, orizontale) convertirii în depozit de înmagazinare
subterană. Prin abordarea acestui concept s -a optimizat numărul de sonde de
injecție și de extracție și s -au compactizat facilitățile de suprafață aferente acestor a.
În cazul zăcămintelor cu probleme de natură geologică (strate înclinate cu
multiple fracturi, blocuri, lentile, multiple unități hidro -gazo -dinamice pe
orizontală și verticală etc.), cu probleme de acces (zone de alunecări de teren,
păduri, lacuri, zon e populate etc.) s -au săpat sonde direcționale pentru drenarea
tuturor zonelor de interes de pe o singură locație sau mai multe, în funcție de
situațiile specifice, concrete [37, 88].
Începând cu ultimul deceniu al secolului XX, tehnologia forajului s -a
ameliorat semnificativ, realizându -se cu succes foraje multilaterale dintr -o sondă
verticală, respectiv multiple găuri orizontale la diferite adâncimi, sau la aceeași
adâncime, cu traiecte extinse pentru optimizarea gabaritelor de exploatare a
diferitelor u nități hidrodinamice.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 23 – Scopul sistemului multilateral îl constituie mărirea producției din zăcământ
cu o creștere minimă a costurilor de foraj și echipare. Această cerință poate fi
îndeplinită în două moduri:
a. Sonda multilaterală poate fi construită cu to ate găurile pentru producție
localizate într -o singură formațiune productivă. Acest lucru permite un sistem
optimizat de drenaj, o expunere mai mare prin facturare și o probabilitate scăzută
de form are de conuri de apă sau gaze datorate scăderii nivelului apei (secțiunii
transversale).
b. Sonda multilaterală poate fi echipată cu găurile de sondă pentru producție
localizate în formațiuni productive diferite. Acest lucru permite producerea din
formațiuni marginale care altfel nu ar putea fi echipate în mod ec onomic.
În majoritatea cazurilor, construirea unei sonde multilaterale va costa mai
mult decât o singură gaură verticală sau orizontală. Beneficiile economice vor
deriva în principal din producție și din rezervele crescute. Pentru a asigura aceste
benefici i, cunoașterea și înțelegerea pe deplin a proprietatilor fizico -chimice,
mecanice și hidro -gazo -dinamice ale zăcământului sunt de o importanță vitală. De
asemenea, este deosebit de importantă utilizarea acestor cunoștințe pentru
proiectarea de echipări mul tilaterale pornindu -se de la zăcământ.
4.2. Tehnologii inteligente de forare a sondelor aferente
depozitelor de înmagazinare subterană a gazelor naturale
Generic, termenul de „sondă inteligentă” semnifică un anumit grad de
monitorizare , directă sau de la distanță , prin instalarea unor echipamente capabile
să înregistreze, să transmită și să analizeze principalii parametri de proces.
Cu toate acestea, la ora actuală, tehnologia forajului utilizată pentru
realizarea sondelor de explorare și dezvoltare, în general, pentru exploatarea
rezervelor de gaze naturale și a sondelor pentru operarea depozitelor de
înmagazinare subterană a gazelor naturale, în particular, se confruntă din punct de
vedere tehnologic cu anumite limitări care determină o creștere a incer titudinilor și
a riscurilor. Aspectele de natură hidraulică și mecanică ilustrează aceste limite ale
tehnologiilor de foraj în săparea sondelor în condiții de siguranță și cu costuri
minime ca urmare a unor ferestre de lucru foarte mici ( margin limits ) înt re
presiunile de fracturare și presiunea din porii diferitelor formații, corelate cu
necunoașterea în timp real și cu acuratețea parametrilor de fund (din zona de talpă).
În același timp, există anumite limitări privitoare la controlul automat și măsurarea
cât mai corectă a tuturor parametrilor de foraj pentru menținerea în zona foarte
îngustă a presiunii de lucru generată de densitatea fluidului.
Din punct de vedere mecanic, ca urmare a adâncimilor tot mai mari ale
sondelor corelate cu presiunile, temperat urile și mediile cu agresivitate tot mai
ridicată, echipamentele, aparatele, sculele și dispozitivele utilizate în tehnologia de
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 24 – săpare a sondelor sunt proiectate și construite pentru a face față limitelor
superioare de siguranță, de rezistență mecanică și chimică impuse.
O înțelegere mai bună a mecanicii proceselor de foraj, de dislocare a rocilor
prin măsurarea cu acuratețe a parametrilor regimului de foraj de la talpa sondei și
cu o viteză mai mare poate să conducă la prevenirea vibrațiilor, reducerea în călzirii
ansamblului de fund prin frecări, uzura prematură a dispozitivelor de dislocare
(sapelor) și a materialului tubular și, în final, la prevenirea accidentelor tehnice și a
complicațiilor.
Managementul forării sondelor și controlul riguros al presiun ilor aferente
unor tehnologii de foraj poate să prevină sau să reducă pierderile de circulație,
fracturarea formațiunilor traversate, lipirile garniturilor de pe reții găurilor de sondă
ca urmare a diferenței de presiune (fluid – pori) și poate gestiona în timp real (mai
strâns) aspectele de comportare, stările de lucru statică – dinamică și starea de
tranzit dintre acestea.
Pentru conducerea optimă și pentru adăugarea unor noi performanțe
tehnologiei de săpare a sondei, volumul impresionant de informații ca re tre buie
colectate în gaura de sondă reclamă modelarea în timp real, respectiv dotarea cu
sisteme electronice de înregistrare, colectare și prelucrare a varii parametri .
Succesul forajului, în special la sondele adânci și foarte adânci, poate fi condus
prin controlul parametrilor hidraulici în intervalul unor limite foarte precise.
Obiectivul pe termen lung al sistemului „sondă inteligentă” îl reprezintă
realizarea și completarea sondelor cu capabilitate avansată de autocontrol
programat prin comandă loc ală și de la distanță, ca și optimizarea parametrilor dați.
Două tehnologii deosebite aplicate în cazul forajului la subechilibru
(underbalanced drilling – UBD ) și gestionarea presiunii în timpul forajului
(managed -pressure drilling – MPD ) au dezvoltat so luții specifice care vizează, în
special, aspectele hidraulice de foraj [38, 55, 58, 63]. Cele mai comune tipuri de
foraje la subechilibru sunt: forajul cu aer uscat, cu ceață, cu spumă, cu spumă
stabilă, prin aerlift , prin noroaie aerate etc. [4 8]
Tehno logia forajului la subechilibru UBD impune utilizarea unei presiuni a
fluidului de lucru în timpul traversării formațiunilor sub valoarea presiunii
acestora, asigurându -se astfel condiții mai bune pentru a se preveni pătrunderea și,
respectiv, blocajul uno r formațiuni productive depletate cu permeabilități bune, în
zona de contact limitrofă găurii de sondă prin invazie de filtrat și chiar de fluid.
În cazul MPD – Managementul Presiunii în timpul Forajului – , inginerul de
foraj urmărește, în permanență, c a valoarea presiunii din gaura de sondă să fie ușor
deasupra sau chiar la nivelul presiunii din porii formațiunilor traversate ( pore
pressure ) pe toata durata traversării formațiunii geologice.
Sistemul de foraj cu circulație continuă ( CCS), experimentat cu succes ca
prototip de către șase mari companii din Europa, constitue o provocare pentru
gestionarea forajului la traversarea unor formațiuni cu probleme tehnice . Biroul
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 25 – interguvernamental al schimbării climatice (IPCC) estimează că potențialul
economic al CCS ar putea fi între 10% și 55% din efortul de atenuare al carbonului
până î n anul 2100 [ 44].
Sistemul cuprinde, ca element principal, o cameră de presiune care permite
conectarea bucăților de prăjini de foraj și etanșarea de fiecare dată a acesteia în
timpul forajului și asigură circulația fluidului de foraj prin cameră cu redirecționare
prin top drive după înșurubare.
Sistemul de foraj sub formă de fantă
Sistemul este conceput pentru tăierea cu ajutorul unui cablu abraziv a unor
fante cu suprafe țe mari în formația productivă cu deschiderea de 25 – 75 mm având
legătură dir ectă cu gaura de sondă (fig. 4 .4).
Spre deosebire de sistemul de fracturi provocate artificial, fantele tăiate cu
cablu abraziv pot avea amplasamente și orientări precise și o ge ometrie cunoscută
în zonele de interes relevând și o conductibilitate mărită. Pot fi realizate fante
multiple constituite în rețele matriceale. În cazul ruperilor de cabluri acestea pot fi
înlocuite.
Ca material de susținere a pereților fantei se utilizea ză nisip ul obișnuit.
Fantele pot fi realizate în configurație J necesitând o singură gaură de sondă sau în
configurație U necesitând un traseu de gaură cu formă de U cu ajutorul tubingului
flexibil sau două găuri de sondă direcționale care trebuie să se în tâlnească undeva
în formația productivă (fig . 4.4). Pentru roci dure se plachează cablul cu diamante
industriale.
Forajul în sistem închis ( Closed Loop Drilling System )
Forajul în sistem închis reprezintă , în esen ță, un sistem adaptiv care permite
un con trol mult mai precis al presiunilor din sondă – în special în spa țiul inelar –
pe baza utilizării unor proceduri punctuale cu ajutorul echipamentelor specifice de
la suprafa ță și din sondă (fig. 4.5).
Această metodă de foraj este în fapt chiar o chintese nță a metodelor de foraj
la subechilibru, pe care le -a perfecționat din punctul de vedere al controlului
fluidelor la suprafață. Spre deosebire de metodele precedente, la care procedurile
de lucru depind de tipul de fluid de foraj folosit, aceasta se bazea ză exclusiv pe
sistemul de la suprafață, prin care se asigură controlul, separarea și recondiționarea
fluidului în vederea refolosirii, indiferent de tipul acestuia.
Sistemul de suprafață folosit la primirea și circularea fluidelor ieșite din
sondă este î nchis, de obicei presurizat, și asigură , pe lângă creșterea siguranței
personalului, și rezolvarea problemelor de mediu iminente în decursul operațiilor
de foraj clasic. Este vorba de o instalație de prevenire a erupțiilor completată cu
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 26 – elemente de etanșar e în timpul forajului – dispozitiv de circulație rotativ sau
prevenitor rotativ, o conductă de evacuare (derivație) pe care sunt plasate
dispozitive de prelevare a probelor, un manifold de control cu duze reglabile, un
ansamblu de separatoare ga z-lichid, l ichid -lichid, lichid -solid închise și presurizate,
conducte de evacuare a gazelor spre coșurile de ardere, rezervoare de stocare și
tratare a hidrocarburilor, a apei, a detritusului și a fluidului de foraj.
În cadrul acestei metode, fluidele din sondă su nt dirijate obligatoriu prin
manifoldul de control . Pentru că prin el vor fi vehiculate fluide la debite foarte
mari, dimensiunile componentelor (conducte, valve, coturi etc .) sunt mai mari
decât la manifoldul de presiune al instalației de prevenire. Acest manifold asigură
controlul trecerii fluidelor în ansamblul de separare în sistem închis.
Ansamblul de separatoare este format dintr -un separator principal unde se
produce în cea mai mare parte separarea a patru faze (petrol, fluid pe bază de apă
sau apă, gaze din strat sau injectate și detritus) (fig. 4.7). Întrucât acest separator
lucrează într -o gamă largă de presiuni (până la 35 bar), este de așteptat ca o parte
din gaze să rămână în fazele lichide, fiind necesară folosirea unor degazeificatoare
suplim entare.
Totodată, capacitatea separatorului trebuie să fie suficient de mare pentru a
asigura un timp optim fluidelor pentru separare. Deși separatoarele noi dispun de
dispozitive etanșeizate de evacuare a detritusului în condiții de presurizare, ca
pompe le cu șurub, fără a întrerupe lucrul la sondă, este recomandabil ca volumul
lor să permită depozitarea detritusului format la realizarea întregului interval de
sondă. De fapt, la dimensionarea lor se ia în calcul un volum de trei ori mai mare
decât volumul intervalului săpat, pentru a ține cont de condițiile în care se depune
detritusul și de posibilitatea creșterii volumului detritusului argilos.
Din punct de vedere constructiv există două tipuri de separatoare: verticale,
eficiente în separarea fluidelor lichide, și orizontale – eficiente în separarea
fluidelor gazoase. Este bine ca ambele tipuri să facă parte din ansamblul de
separare, să lucreze în tandem. Oricum, capacitatea lor trebuie să fie de ordinul a
câtorva zeci de metri cubi – se folosesc în pre zent separatoare de 60 – 70 m3 care
permit vehicularea unui debit de gaze de un milion de metri cubi pe zi. În figura
4.8 este schematizat un separator în sistem închis.
Reel Well Drilling Method
Este o metodă care se folosește mai ales pentru realizar ea sondelor ERW sau
cu intervale orizontale foarte lungi și se deosebește de precedentele atât prin tipul
garniturii de foraj, cât și prin modul de realizare a circulației fluidului în sondă [ 4,
32, 66]. Garnitura de foraj este formată din două tuburi coax iale care facilitează
circulația fluidului de foraj către sapă prin spațiul inelar dintre cele doua tuburi, iar
returul fluidului încărcat cu detritus prin tubul interior (figurile fig. 4.9 și 4.10) .
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 27 –
Fig. 4.9. Imagine de ansamblu asupra forajului ERW [32]
Circulația este dirijată de la suprafață prin intermediul camerei de presiune
dotată cu pompe, robinete, fitinguri, debitmetre, manometre ș.a., conectate la un
tablou de comandă. Cele două tuburi coaxiale sunt izolate electric unul față de
celălalt, formând împreună un conductor electric care alimentează dispozitivele de
orientare și investigare plasate în ansamblul de fund.
]
Sisteme noi de dirijare cu masa rotativă
Sistemele de dirijare cu masa rotativă RSS ( rotary steerable systems ),
primesc la ora actuală un nou design pentru a ținti doglegs -uri cu rază mică de
curbură (intensitate mare), durabilitate în rezervoarele cu temperaturi înalte și
direc ționare autonomă [ 81].
În vreme ce operatorii caută rez erve de hidrocarburi î n zone cu presiuni si
temperaturi tot mai mari, cu profile ale sondelor având dogleg -ul cu intensitate
crescută, costul operaț iunilor de foraj a continuat sa crească . Pentru a inversa
această tendință în ceea ce privește prețul, companiile de serv icii pentru industria
petrolieră lucrează pentru proiectarea și construcț ia unor sisteme de dirijare cu
masa rotativă RSS tot mai performante.
Companiile oferă acum echipamente RSS care pot creș te intensitatea dogleg
până la 0,16 ° / ft, pot tolera temperaturi de până la l0 C și care se pot dirija mai ușor
către țintă . Aceasta a fost permisa de elemente precum schimbă ri de proiectare ce
permit mai multă flexibilitate, utilizarea elementelor electronice din ceramic ă și
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 28 – simplificarea algoritmului de control pentru orientarea automată a sape i.
Companiile realizează, de asemenea, faptul că doar scăderea costurilor este
insuficie ntă pentru a readuce forajul î n zona costurilor abordabile. În aceeași
măsură trebuie ajutaț i și operatorii în ceea ce privește creșterea factorului de
recuperare .
“Un echipament precum RSS poate contribui la o poziționare a sondei mai
bună, astfel încâ t productivitatea sondei să crească . Se va ob ține o gaur ă de sondă
mai ”netedă ”, ceea c e va face ca introducerea echipamentelor pentru opera țiunile
ulterioare să fie mai f acilă , reduc ându-se timpul general și costurile.” spune a
Directorul General al 2TD Drilling, companie a Nabord Drilling Solutions. 2TD a
dezvolta t Orient Express RSS cu 0,15 ° /ft în vreme ce Weatherford a dezvoltat
Revolution 16°/100 ft (fig. 4.11 ) [33].
Ambele sunt destinate , pentru moment , pietei Nord Americane pentru
operatiuni onshore , urmând o extindere în offshore și în afara zonei men ționate
deîndată ce solu ția se va dovedi viabilă.
Orient Express are senzori de măsurare a direc ției și înclin ării poziționați la
1,95 m în spatele sapei. Algoritmul de control din cadrul echipamentului permite
ajustarea pozi ției acestuia atunci când datele de la senzorii de înclinare/azimut
deviază de la valorile urmărite.
4.3. Monitorizarea traseului găurii de sondă
Sistemele actuale permit să se achiziționeze și alte informații din zona sapei,
în afara celor direcționale, referitoare la caracteristicile formațiunilor traversate,
parametrii regimului de foraj, temperatura și presiunea din sondă. Informațiile
culese sunt transmise la suprafață imediat, ceea ce oferă posibilitatea controlului
permanent asupra traseului sondei și a proceselor de la talpa acesteia. Traseul
planificat al sondei poate fi modificat în funcție de informațiile geologice primite.
Aceste măsură tori sunt cunoscute sub sigla MWD ( Measurements While Drilling –
măsurători în timpul forajului). Pentru carotajele efectuate în timpul forajului se
folosește sigla LWD ( Logging While Drilling ) [28, 41, 42].
4.5. Studiu de caz : profilul sondelor pentru in jecție-extrac ție
Sonde cu profil în J și în pantă
Datele de proiectare sunt: adâncimea verticală H, deplasarea orizontală a
țintei A și azimutul acesteia ω T. În plus, trebuie impusă una dintre următoarele
mărimi: adâncime de inițiere a devierii h1, inten sitatea de deviere pe intervalul
curbiliniu I, și unghiul maxim de înclinare a sondei α T.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 29 – Se cer celelalte două mărimi și traiectoria sondei în planul vertical cu
azimutul ω T.
Profilul sondei, înclinarea și deplasarea orizontală sunt prezentate în tabelul
4.1, iar în figura 4. 16 – proiec ția verticală a sondei proiectate.
Tabel ul 4.1. Profilul sondei în J
Lungime a forată,
m Înclinare a,
grade Deplasare a
orizontală, m Adâncime a pe
verticală, m
0 0 0 0
0 0 0 0
200 0 0 200
300 4,6 3,96 298,77
400 9,2 15,84 396,9
500 13,8 35,55 493,77
600 18,4 62,96 588,75
700 23 97,9 681,22
800 27,6 140,15 770,59
900 32,2 189,4 856,29
924,4 33,32 206,96 900
Aplicația 4.2. O sondă cu adâncimea pe verticală 900 m se dirijează de la
200 m pentru a atinge o țintă depla sată lateral cu 212 m, d upă un profil în pantă
(fig. 4.17 ). Să se calculeze traiectoria sondei în acest caz.
Fig. 4.17 . Sondă cu profil în pantă [4, 28]
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 30 – Considerăm o valoare standardizată: 0,5°/10 m . Raza de curbură a
intervalului curbiliniu:
miR 11465,010.180 10.180 .
Pentru unghiul de înclinare se are î n vedere rela ția cunoscută : αT = γ +β , iar
pentru estimarea unghiurilor γ și β se au în vedere relațiile (cf. fig. 4.17 ):
33,1200 9001143 212
1hHRA
ETOEtg
,
06,53 33,1arctg
,
sin sin sinRAR
OTOC
OTOC
,
98,0 06,53 sin1146 2121146sin ,
52,78 98,0 arcsin ,
αT = 78,52 – 53,06 = 25,46°
Adâncimea pe porțiunea ne deviată este h 1 = 200 m, iar adâncimea por țiunii
de cre ștere a înclinării
m RhT 6,492 46,25sin 1146 sin2 .
Adâncimea porțiunii cu înclinare:
m h 4,2076,492 200 9003
.
Lungimea intervalelor forate:
m hl 2001 1
,
mRlT2,50918046,25 1146
1802
,
mRhHl
TT66,22946,25cos46,25sin 1146 200 900
cossin1
3 ,
mRhH Rhl
TT T
T 86,938 66,2292,509 200cossin
1801
1 .
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 31 – Deplasările orizontale față de gura sondei:
a1 = 0 m,
m RaT 3,112 46,25cos1 1146 cos12
,
m aAa 7,993,112 2122 3
m lhl aAT T T 03,211 46,25sin2,509 20086,9383,112 sin) (2 1 2
.
Lungimea forată, înclinarea și deplasarea orizontală și adâncimea verticală
sunt prezentate în tabelul 4.2, iar în figura 4. 18 – proiec ția verticală a sondei
proiectate.
Tabel ul 4.2. Rezultatele aplica ției 4.2
Lungim ea forată,
m Înclinare a,
grade Deplasare a
orizontală, m Adâncime a pe
verticală, m
0 0 0 0
100 0 0 0
200 0 0 200
300 5 4,36 299,89
400 10 17,41 399,00
500 15 39,05 496,60
600 20 69,12 591,95
709,2 25,46 112,3 692,64
800 25,46 151,33 774,64
900 25,46 194,32 864,87
938,86 25,46 211,03 900
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 32 –
Fig. 4 .18. Profilul sondei proiectate
5.
ELEMENTE DE OPTIMIZARE A STA ȚIILOR DE
COMPRESOARE
(CU REFERIRE SPECIAL Ă LA STA ȚIA URZICENI)
5.1. Descrierea activității din cadrul depozitului X (Urziceni )
În faza de exploatare , gazele naturale extrase prin intermediul sondelor, sunt
transportate prin conductele de aducție, până la încălzitoarele de gaz metan de tipul
II x 210 bar, unde are loc încălzirea gazelor, urmată de reducerea presiunii și
separarea de impuri tățile lichide, în separatoarele verticale.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 33 – Măsurarea cantității de gaze extrase se realizează cu ajutorul panourilor de
măsură ultrasonice de tip INSTROME T cu posibilitate de măsură pe total grup și
pe fiecare sondă.
Fluxurile de gaze din cele trei grupur i de sonde ale depozitului Urziceni se
reunesc într -o conductă colectoare pentru a fi trecute prin stația de uscare cu
trietilenglicol, unde are loc deshidratarea lor (uscarea). Ca amplasament acesta se
află în incinta Modulului I – Urziceni .
5.2. Descrie rea procesului și modul de operare al grupurilor 1,
2 și 3
Sondele de pe structura Urziceni prezintă o funcționalitate dublă de
înmagazinare gaze prin injecție, în stratul cu rol de depozit și de extracție a
acestora.
În figura 5.3 este prezentată schema de flux tehnologic a unui depozit de
înmagazinare subterană a gazelor naturale.
Fig. 5.3. Schema tehnologică a unui depozit de înmagazinare subterană [69]
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 34 –
În perioada caldă a anului (prim ăvara, vara, toamna), gazele sunt injectate în
zăcământ. Operaț ia de injecție este procesul invers extracției și se realizează cu
aceeași instalație tehnologică (sonda).
5.3. Sistemul de monitorizare , control și comandă al stațiilor
de comprimare a gaze lor naturale
Una din cele mai importante lucrări elaborate și implementate în ultima
perioadă este sistemul de monitorizare , control și comandă al stației de comprimare
a gazelor naturale cu motocompresoare, sistem ce are rolul de a centraliza,
monitoriza și controla toate informațiile provenite dintr -o stație de co mprimare cu
agregate acționate cu motor termic , care utilizează gazul metan ca și combustibil.
Parametrii funcționali ai agregatelor de comprimare, valorile parametrilor din
instalația tehnologică și semnalele de avertizare și alarmare provenite de la
sistemele de detecție incendiu și atmosferă explozivă în hala mașinilor, sunt de
asemenea monitorizate, putând fi , la rândul lor , memorate și transmise prin rețea
către un dispecerat aflat la distanță.
Sistemul este alcătuit din două componente principale inde pendente,
respectiv una destinată controlului procesului de c omprimare, iar a doua asigurării
securității la incendiu și/sau explozie a stației.
5.4. Instalația de control și reglare pentru compresoare le de
gaze
Sistemul este format din două componente p rincipale, prima fiind cea care
asigură controlul local și este amplasată în zona cu pericol de explozie,
componentă ce oferă informa ții prin intermediul unui panou pentru monitorizare si
vizualizare cu o interfață tridimensională a agregatului și a clavia turii de gaze, iar a
doua constă în controlul de la distanță, asigurat , de asemenea , de un tablou cu
logică programată ce asigură controlul și comanda întregii stații de comprimare,
oferind posibilitatea de a se monito riza și controla atât parametri i tehno logici
generali ai stației cât și cei ai fiecărei mașini în parte (fig. 5.7) .
5.5. Studiu de eficientizare energetică a stației de compresoare –
gaze
Compresoarele de gaze sunt acționate cu motoare sincrone de 810 kW la
tensiunea de 6 kV, fiecare motor fii nd alimentat direct din corpul de conexiuni de
6 kV printr -o celulă de linie, cu plecare în cablu subteran. Din cauza numărului
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 35 – mare de cabluri de 6kV – cu izolație de hârtie – pozate în pământ în același pat, și
din cauza vechimii mari a acestora, un def ect pe cablu afectează și cabluril e din
vecinătate, conducând și la întreruperea altor compresoare.
Serviciile interne ale stației de compresoare gaze se realizează prin două
tranformatoare de 1000 kVA, 6/0,4 kV.
5.5.1. Determinarea pierderilor de energie electrică în transformatoare
În cazul nostru este vorba de două transformatoare având raportul de
6/0,4 kV, S n = 1000 kVA, I n = 96,3A (MT), in=1442 A (jt), P o =2,5 kW,
Pk = 8,5 kW, u k=6 %, I o=1,7 %, produse de Electroputere .
Pierderi le de putere activă într -un transformator se determină cu ajutorul
relației
ΔPT = ΔP 0+β2•ΔP SC + ΔP S (5.1)
în care:
ΔPT reprezintă pierderea totală de putere activă în transformator;
ΔP0 – pierderea totală de putere activă în transformator, la func ționarea in
gol;
ΔPSC – pierderea totală de putere activă în transformator, la funcționarea în
scurtcircuit;
ΔPS – pierdere a de putere activ ă suplimentară ce apare în cazul
transformatoarelor cu răcire forțată – ceea ce nu este cazul în exemplul de față,
răcirea fiind naturală;
β – coeficientul de sarcină al transformatorului:
β=k f•(Im/In); (5.2)
Im – intensitatea medie a curentului ce străbate transformatorul;
In – intensitatea nominal ă a curentului, la medie tensiune, a
transformatorului;
kf = I mp/Im – coeficient de formă, reprezentând variația în timp a curentului
din linie;
Imp – valoarea medie pătratică a curentului măsurat la capătul liniei de
alimentare:
Imp =
nIn
ii
12 . (5.3)
În cazul acestui studiu nu se pot colecta date despre curentul mediu care
circulă pe partea de MT a Trafo I și II de S.I. Drept urmare, se va face următoarea
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 36 – aproximație: se consideră proporțională energia absorbită de Trafo S.I. cu numărul
de compresoare în funcțiune.
Din numărul total de 19 compreso are se consideră necesar a funcționa numai
8 compresoare, ~ 42 % coeficient, care se va aplica curentului nominal al trafo pe
partea de MT (6kV):
In = 96,3 A • 0,42=> I mediu =40,44 A.
Valorile calculate (foarte simplist ) în acest caz vor fi:
Imp =
0.00163 = 0,040 kA,
Im =0,040 kA.
Ca urmare k f = Imp/Im = 0,04/0,04 =1,
β=k f• (I m/In)=1• (0,040/0,096) =0,41,
ΔPT = ΔP 0+β2• ΔP SC + ΔP S = 2,5+(0,41)2•8,5= 2•502 kW.
Pierderile de energie activă în transformatoare se calculează cu ajutorul
relației cunoscute :
ΔE a = ΔP 0•tt + β2• ΔP SC •tf +ΔP S, (5.4)
în care:
tt este timpul total de conectare;
tf – timpul de funcționare în sarcină.
Se va aproxima timpul de conectare cu timpul de funcționare în sarcină, astfel că
ΔE a orar = ΔP 0 •tt + β2• ΔP SC •tf +ΔP S =2,5+0,412 •8,5 =3,92 kWh,
deci energia activă pierdută într -un trafo anual este 365•24•3,92 =34339,2 kWh.
În figura 5.8 sunt prezentate caracteristicile electrice ale transformatoarelor
de la Electroputere .
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 37 –
Fig. 5.8 . Caracteristicile transfo rmatoarelor de la Electroputere:
1 – Conservator pentru ulei; 2 – Bușon pentru umplerea cu ulei; 3 – Indicator magnetic pentru
nivelul uleiului; 4 – Releu Buchholz; 5 – Robinet de conectare (racord) ; 6 – Filtru d e aer
deshidratant cu silicagel ; 7 – Ureche de ridicare a pãrtii decuvabile; 8 – Ureche de ridicare;
9 – Etichetã; 10 – Termometru cu cadran; 11 – Robinet pentru golirea uleiului; 12 – Cărucior;
13 – Bornă de punere la masã; 14 – Izolator IT cu cutie de protective; 15 – Izolator JT cu cuti e
de protec ție; 16 – Comutator de reglaj; 17 – Cutie de cablaj; 18 – Teacă pentru termometru.
Note :
1. Valorile pentru pierderile la mersul în gol, respectiv în scurtcircuit sunt luate din
agenda electricianului (de exemplu, Electroputere pune la dispoziț ie transformatoare cu
caracteristici îmbunătățite) .
2. Cercetările în specialitate au arătat că pentru a obține o eficiență energetică trebuie
avut în vedere faptul că eliminarea unei surse de pierderi duce , în mod automat , la reducerea
consumului de energ ie, urmărind în același timp ca stațiile de compresoare să asigure, printr -o
utilizare redusă a energiei, gazul în parametrii necesari atat din punct ul de vedere al cantității și
presiunii, cat și prin prisma calității.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 38 – 5.5.2. Determinarea pierderilor de e nergie electrică în motoarele
electrice
În cazul de față este vorba despre 19 motoare electrice sincrone de tip
ME-2-1900/310 -16 cu următoarele caracteristici: P n = 810 kW, n = 375 rot/min,
Un = 6000 V, frecvența 50 Hz, I n = 92 A, cos = 0,95, = 0,94%, conexiune
stator – Y, tensiunea de excitație la sarcina nominală: 63,5V, curent de excitație la
sarcina nominală: 150 A, excitație în gol U = 39,2 V, I = 92,5 A, izolație clasa B,
Ip = 4,95 In, Forțarea excitației la 90 V – 2 minute, Masa : Stator – 4147 kg, Rotor –
4849 kg (Total 12354 kg), rezistența statorului la 70 C – 0,616 / o înfășurare.
Curentul mediu absorbit este dat de rela ția [15-18]:
Imed =
tUEri ik
322 . (5.5)
Ecuația de bilanț și calculul componentelor ac estuia
Principalele pierderi sunt:
– electrice în linia de alimentare EL;
– electrice în înfășurările motorului Einf;
– în circuitul magnetic și pierderi mecanice EFe+Emec.
Ecuația de bilanț este:
Ei = E U+E = E U + EL+ Einf + EFe+ Emec, [kWH] (5.6)
S-au măsurat următoarele elemente:
– Energia activă consumată pentru o perioadă de timp – 1507500 kWh;
– Energia reactivă consumată pentru aceeași perioadă de timp: 461100
kVARh.
Cu aceste valori se calculează cos mediu care este 0,9562, sin mediu care es te
0,292498, respectiv rezistența conductorului se va determina cu ajutorul relației [ ]
R = (•l) / S. (5.7)
Pierderile e lectrice în linia de alimentare [ 15-18]
EL=3kf2•I2medRL•tf•10-3 (5.8)
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 39 – Pierderile electrice în înfășurări [15-18]
Einf =3kf2•I2medRe•tf•10-3. (5.9)
Dat fiind faptul că avem un motor sincron, pierderile electrice în fier și
pierderile mecanice se stabilesc împreună [ ]:
EFe+ Emec =
3 2
0 0 10 3f etRI P (5.10)
relații în care:
P0 este puterea de mers în gol a motorului cuplat cu utilajul antrenat [kW];
I0 – curentul absorbit de motor la funcționarea în gol cu utilajul cuplat, dar
fară sarcină.
Astfel:
I0 =0,18 •100/5 = 3,6 A măsurat
Iar
P0 =1,73•U• I 0 • cos = 1,73•6000•3,6•0,9•10-3 =33,631 kW.
Determinarea energiei utile
Energia intrată în sistem:
Eu = E i – (EL + Einf + EFe+ Emec). (5.11)
Randamentul energetic global
g=Eu/Ei•100. (5.12)
Randamentul motorului la sarcina medie, respectiv randamentul motorului la
putere nominală nu se pot determina pentru că nu se poate determina pierderea în
fier pentru motorul sincron.
În tabelele 5.1 și 5.2 sunt prezentate rezultatele experimentale pentru cele
trei compresoare pentru care s -au făcut citiri o rare, sub formă de tabel (EXCEL ).
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 40 – Tabelul 5.1. Energia activă consumată în 24 ore la Compresorul 2
Ora 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Curent 54 54 54 54 54 54 54 54 53 53 53 53 53 53
Energie
activă
consumată 532,5 532 532 532 532 532,49 532 532 522,63 523 523 523 523 522,6
Energie
reactivă
consumată 162,6 163 163 163 163 162,55 163 163 159,54 160 160 160 160 159,5
Observa ții:
1) Energia activă medie consumată orar: 522,6 kWh ;
2) Energia reactivă medie consumată orar: 159,5 kvar ;
3) Lungimea cablului de alimentare a motorului :100 m (5×150 mmp Cu) ;
4) Curentul a bsorbit de motor la funcționarea acestuia cu compresorul cuplat dar fără sarcina 0,18 A
*100/5= 3, 6 A ;
5) Rezistența statorului 0,616 ohm la 70 ° C ;
6) Curentul mediu absorbit:
= 52,64 A .
Tabelul 5.2. Energia activă consumată în 24 ore la Compresorul 4
Ora 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Curent 54 54 54 54 54 54 54 54 54 53 53 53 53 52
Energie
activă
consumată 532,5 532 532 532 532 532,49 532 532 532,49 523 523 523 523 512,8
Energie
reactivă
consumată 162,6 163 163 163 163 162,55 163 163 162,55 160 160 160 160 156,5
Observa ții:
1) Energia activă medie consumată orar: 519,1 kWh ;
2) Energia reactivă medie consumată orar: 158,5 kWh;
3) Lungimea cablului de alimentare a motorului : 65 m (5×65 mmp Cu) ;
4) Curentul absorbit de motor la funcționarea acestuia cu compresorul cuplat dar fără sarc ină: 0,18 A
*100/5= 3,6 A ;
5) Rezistența statorului : 0,616 ohm la 70 ° C;
6) Curentul mediu absorbit:
= 52,28 A ;
7) Energia activ ă medie consumată orar: 519,08 kW h;
8) Energia reactivă medie consumată orar: 158,46 kVArh ;
9) Rezistența ca blului:
Ω;
10) Puterea și curentul absorbit de motor la funcționarea aces tuia cu compresorul descărcat : P0= 35,50kW;
I0=3,6 A ;
11) Factorul de formă al curentului : k = 1,0002580712995200
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 41 – Sintetizat, distribuția energiei este prezentată în tabelele 5.3 (compresorul 2),
5.4 (compresorul 4) și 5.5 (compresorul 6), respectiv în figuril e aferente 5.9., 5.10
și 5.11 .
Tabelul 5.3 . Distribuția energiei (compresorul 2)
Marimea
caracteristică kWh %
Energia intrată 522,6 100,00
Energia ieșită 483,772 92,57
1 Energie utilă (pt.
comprimare) 483,772 92,57
2. Pierderi 38.83 7,4297 1 92,6 ene rgie utilă
2.1. în linia de alimentare 0,10 0,02 2 0,02 piederi în linia de
alimentare
2.2. în înfășurările
motorului 5,12 0,98 3 0,98 pierderi în înfășurările
motorului
2.3. în fierul motorului și
în mecanism 33,61 6,43 4 6,43 pierderi în fierul
motorului și în mecanism
Total ieșiri 522,60 100
1
92.57%2
0.02%
3
0.98%
4
6.43%1
2
3
4
Fig. 5.9 . Randamentul energetic global (compresorul 2)
(g=E u/Ei•100=483,772/522,6•100=92,57%)
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 42 – Tabelul 5.4 . Distribuția energiei (compresorul 4)
Marimea caracteristică kWh %
Energia intrată 519,08 100,00
Energia ieșită 480,32 92,534
1 Energie utilă (pt.
comprimare) 480,32 92,534
2. Pierderi 38,76 7,4662 1 92,6 energie utilă
2.1. în linia de alimentare 0,09 0,02 2 0,02 piederi în linia de
alimentare
2.2. în înfășurările
motorului 5,05 0,97 3 0,98 pierderi în înfășurările
motorului
2.3. în fierul motorului și
în mecanism 33,61 6,47 4 6,43 pierderi în fierul motorului
și în mecanism
Total ieșiri 519,08 100
1
92,54%2
0,02%3
0,97%4
6,47%
1
2
3
4
Fig. 5.10 . Randamentul energetic global (compresorul 4)
(g=Eu/Ei•100=480,32/519,08•100=92,54%)
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 43 – Tabelul 5.5 . Distribuția energiei (compresorul 6)
Marimea caracteristică kWh %
Energia intrată 515,4 100,00
Energia ieșită 476,74 91,843
1 Energie utilă (pt.
comprimare) 476,74 92,499
2. Pierderi 38,66 7,5013 1 92,6 energie utilă
2.1. în linia de alimentare 0,08 0,01 2 0,02 piederi în linia de
alimentare
2.2. în înfășurările
motorului 4,98 0,97 3 0,98 pierderi în înfășurările
motorului
2.3. în fierul motorului și
în mecanism 33,61 6,52 4 6,43 pierderi în fierul motorului
și în mecanism
Total ieșiri 515,40 100
Fig. 5.11 . Randamentul energetic global (compresorul 6)
(g=Eu/Ei•100=476,74/515,4•100=92,49%)
Concluzii parțiale
– Pierderile de energie activă în transformatoarele de serviciu interne sunt mici
și anume de 3,92 kwh orar și nu mai pot fi diminuate, acest rezultat pozitiv
obținându -se din alegerea corectă a puterii și caracteristicilor electrice ale
transformatoarelor de servicii interne.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 44 – – Privitor la pierderile de ener gie activă în motoarele sincro ne care acționează
compresoarele de gaze se pot face următoare le aprecieri: d in calculul electric și din
măsurătorile electrice efective pe care le -am făcut am observat că cea mai mare
parte a energiei pierdute se regăsește în fierul motorului și anume 6,43% din
energia electrică intrată. Valoarea aceasta nu poate fi micșorată, fiind determinată
din dimensionarea corectă a masei fierului statorului. Ceea ce trebuie remarcat însă
sunt două aspecte pozitive și anume:
1) din cauza tipului de motor ales – sincron – factorul de putere obținut pe
cale naturală este 0,95, deci nu este necesară montarea unor baterii de
condensatoare, pentru îmbunătățirea factorului de putere. Această valoare conduce
la costuri aproape neglijabile pentru plata energiei reactive către S.C.
ELECTRICA;
2) randamentul energetic global este de 92,57% (un randament foarte bun).
– Fiabilitatea aparatajului de 6 kV și 0,4 kV este foarte scăzută, atât din cauza
vechimii mari a acestuia cat și din cauza concepțiilor de fabricare a echipamentelor
(depășite în țara noastră, în anii 1980). Din cauza fiabilității scăzute a aparatajului
electric continuitatea în alimentare cu energie electrică a compresoarelor nu poate
fi asigurată, existând permanent riscul apariției unor scurtcircuite atât pe partea de
6 kV cât și pe partea de 0,4 kV, cu consecințe nefavorabile în asigurarea
parametrilor ceruți în rețeaua de gaze.
Din considerentele de mai sus se propun următoarele:
a. Retehnologizarea stației de conexiuni de 6 kV,
b. Ret ehnologizarea distribuției la 0,4 kV,
c. Retehnologizarea distribuției cablurilor de 6 kV,
d. Retehnologizarea alimentării cu apă a obiectivului.
6.
IDENTIFICAREA ȘI EVALUAREA PERICOLELOR MAJORE
LA DEPOZITUL DE ÎNMAGAZINARE URZICENI
6.1. Generalități
Existența mai multor metode de identificare și evaluare a riscului,
demonstrează că fiecare are limite, dar că aceste limite nu trebuie să fie privite ca
diminuări ale valorii metodei respective, care să restricționeze utilizarea. Nici o
metodă nu este o rețe tă pentru estimare, fără a se cunoaște noțiunile de bază ale
teoriei riscului. Nici o metodă nu este absolută, iar rezultatele obținute trebuie
analizate în contextul în care a fost făcut studiul [78].
Conform criteriului de clasificare a unităților adminis trativ -teritoriale,
instituțiilor publice și operatorilor economici din punct de vedere al protecției
civile, în funcție de tipurile de riscuri specific, aprobat prin HG 642 din
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 45 – 29.06.2005, art. 1 alin (1), riscurile care se iau în considerație pentru clas ificarea
unităților administrativ -teritoriale, instituțiilor publice și operatorilor economici din
punct de vedere al protecției civile sunt:
a) riscuri naturale: cutremure; alunecări și prăbușiri de teren; inundații;
fenomene meteorologice periculoase; avalanșe; incendii de pădure.
b) riscuri tehnologice: accidente chimice; accidente nucleare; incendii în
masă; accidente grave pe căi de transport; eșecul utilităților publice.
c) riscuri biologice: epidemii; epizootii/zoonoze.
Elementele expuse riscurilor s pecifice care se au în vedere, conform art. 1
alin (2) din HG 642 din 29.06.2005, sunt: populația; animalele; proprietatea;
activitățile social – economice; mediul înconjurător.
Riscurile naturale se referă la evenimente le în cadrul cărora parametrii de
stare se pot manifesta în limite variabile de la normal către pericol, cauzate d e
fenomene meteo periculoase precum ploi și ninsori abundente, variații de
temperatură – îngheț, secetă, caniculă – furtuni și fenomene distructive de origine
geologică, respecti v cutremure, alunecări și prăbușiri de teren. În acest context,
activitatea de prevenire a situațiilor de urgență generate de riscurile naturale a fost
și rămâne o necesitate, concretizându -se în inițiative conjugate de reducere a
vulnerabilității societăț ii la nivel mondial ( International Strategy for Disaster
Reduction – ISDR ) [78], european ( Directiva privind inundațiile ) [67], regional
(acorduri bilaterale, Pactul de Stabilitate pentru Europa de Sud -Est, etc. ) [86] și
național ( strategia privind inundaț iile, programul de reducere al riscului seismic
etc.) [77, 93 ].
Riscurile tehnologice cuprind totalitatea evenimentelor negative care au
drept cauză depășirea măsurilor de siguranță impuse prin reglementări, ca urmare a
unor acțiuni umane voluntare sau inv oluntare, defecțiunilor componentelor
sistemelor tehnice, e șecului sistemelor de protecție etc.
Riscul de incendiu se manifestă cel mai frecvent pe teritoriul național,
producerea lui reprezentând o situație de urgență de tip special, fenomen care
afecteaz ă domenii importante ale activității vieții economice și sociale, precum
construcții, instalații, amenajări, păduri, mijloace de transport, c ulturi agricole etc.
Ca urmare, securitatea la incendiu a constituit și va constitui o preocupare majoră
pentru fie care comunitate.
6.2. Ac țiuni și măsuri ce se întreprind pe durata situa țiilor de
urgen ță
Acțiunile și măsurile ce se întreprind pe durata situa țiilor de urgen ță sunt , în
esență, următoarele [61]:
a) avertizarea populației, instituțiilor și agenților eco nomici din zonele de
pericol;
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 46 – b) declararea stării de alertă în cazul iminenței amenințării sau producerii
situației de urgență;
c) punerea în aplicare a măsurilor de prevenire și de protecție specifice
tipurilor de risc și, după caz, hotărârea evacuării d in zona afectată sau parțial
afectată;
d) intervenția operativă cu forțe și mijloace special constituite, în funcție de
situație, pentru limitarea și înlăturarea efectelor negative;
e) acordarea de ajutoare de urgență;
f) instituirea regimului stării de ur gență, în condițiile prevăzute de art. 93 din
Constituția României, republicată;
g) solicitarea sau acordarea de asistență internațională;
h) acordarea de despăgubiri persoanelor juridice și fizice;
i) alte măsuri prevăzute de lege.
Pe timpul stării de ale rtă se pot dispune orice măsuri care sunt necesare
pentru înlăturarea stării de forță majoră. Acestea trebuie să fie proporționale cu
situațiile care le -au determinat și se aplică cu respectarea condițiilor și limitelor
prevăzute de lege. În totalitatea lo r, acțiunile și măsurile prevăzute se stabilesc în
regulamente, planuri, programe sau în documente operative aprobate prin decizii,
ordine ori dispoziții emise conform reglementărilor în vigoare.
În conformitate cu prevederile legii nr. 481 din 08 noiembri e 2004,
conducătorii depozitului de înmagazinare Urziceni, au următoarele obligații
principale:
a) asigură identificarea, monitorizarea și evaluarea factorilor de risc
specifici, generatori de evenimente periculoase;
b) stabilesc și urmăresc îndeplinirea m ăsurilor și a acțiunilor de prevenire și
de pregătire a intervenției, în funcție de încadrarea în clasificarea de protecție
civilă;
c) organizează și dotează, pe baza criteriilor de performanță elaborate de
Inspectoratul General pentru Situații de Urgență (IGSU), servicii sau formațiuni
proprii de urgență și stabilesc regulamentul de organizare și funcționare a acestora;
d) participă la exerciții și aplicații de protecție civilă și conduc nemijlocit
acțiunile de alarmare, evacuare, intervenție, limitare și înlăturare a urmărilor
situațiilor de urgență desfășurate de unitățile proprii;
e) asigură gratuit forțelor de intervenție chemate în sprijin în situații de
urgență echipamentele, substanțele, mijloacele și antidoturile adecvate riscurilor
specifice;
f) organizează instruirea și pregătirea personalului încadrat în muncă privind
protecția civilă;
g) asigură alarmarea populației din zona de risc creată ca urmare a
activităților proprii desfășurate;
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 47 – h) prevăd, anual, în bugetul propriu, fonduri pentru cheltuie li necesare
desfășurării activităților de protecție civilă;
i) înștiințează persoanele și organismele competente asupra factorilor de risc
și le semnalează, de îndată, cu privire la iminența producerii sau producerea unei
situații de urgență civilă la nive lul instituției sau agentului economic;
j) stabilesc și transmit către transportatorii, distribuitorii și utilizatorii
produselor regulile și măsurile de protecție specifice, corelate cu riscurile
previzibile la utilizare, manipulare, transport și depozita re;
k) încheie contracte, convenții sau protocoale de cooperare cu alte servicii de
urgență profesioniste sau voluntare;
l) mențin în stare de funcționare mijloacele de transmisiuni -alarmare, spațiile
de adăpostire și mijloacele tehnice proprii, destinate adăpostirii sau intervenției, țin
evidența acestora și le verifică periodic;
m) îndeplinesc alte obligații și măsuri stabilite, potrivit legii, de către
organismele și organele abilitate.
6.3. Identificarea pericolelor în urma desf ășurării proceselor
tehn ologice
Procedura de identificare a pericolelor , alături de cuantificarea riscului,
determinarea acceptabilității riscului și reducerea riscurilor inacceptabile face parte
din managementul riscului.
În general , pentru identificarea pericolelor se folosesc o serie de tehnici
specific e [73, 78, 82 ]:
– tehnici de analiză prin sortare Screening Analysis ;
– liste de verificare Checklists ;
– analiza preliminară a pericolelor;
– analiza scenariilor What if…? (ce se întâmplă dacă…..);
– analiza modalităților și efectelor de fectării FMEA (Failure Modes and
Effects Analysis );
– studii de funcționalitate fără pericol HAZOP (Hazard and Operability
Studies );
– auditul în funcționare etc.
6.4. Prezentarea analizei pericolelor și a evalu ărilor de risc
Consecințele unor accidente în i nstalațiile care utilizează, produc sau
vehiculează substanțe periculoase pot avea efecte fizice constituite de eliberări de
materiale periculoase , evaporări, explozii, incendii ș.a sau efecte asupra sănătății
oamenilor și asupra calității factorilor de me diu.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 48 – Evaluarea efectelor agenților nocivi asupra oamenilor și instalațiilor se
exprimă prin niveluri de gravitate.
NIVEL 0: fără consecințe: apariția unei mici neetanșeități, la: presetupe;
ștuțuri filetate; etanșări.
NIVEL 1: cu consecințe minore: apariți a unei mici neetanșeități, de exemplu
la: îmbinare demontabilă cu DN mai mic de 50 mm; traductor AMC; apariția unui
por pe o conductă într -o porțiune care se poate izola ușor.
NIVEL 2: cu consecințe medii: apariția unei neetanșeități sub formă de
scurgere la: îmbinare pe trasee spre coloane sau rezervoarele de materii prime și
produse finite; îmbinare cu DN mai mare de 50 mm; defectarea unei etanșări; un
por sau fisură cu diametru mai mare de 1 mm; neetanșeitate la: bucle (de forma U
sau DU), colectoare, po mpe (de tip PG); descărcarea gudroanelor acide în bataluri.
NIVEL 3: cu consecințe grave, apariția de neetanșeități su b formă de jet sau
scurgeri la: îmbinare pe traseele de gaz spre coloane sau rezervoarele de materii
prime și produse finite; îmbinare cu DN mai mare de 80 mm; defectarea unei
etanșări; un por sau fisură cu diametru mai mare de 2 mm pe un utilaj sau
conductă; apariția de incendiu; exfiltrații din bataluri.
NIVEL 4: consecințe foarte grave, apariția de neetanșeități sub formă de jet
la rupere a unei conducte: apariția unui por sau a unei fisuri cu diametru mai mare
de 10 mm.
NIVEL 5: consecințe catastrofale: apariția de neetanșeități sub formă de jet;
producerea unei catastrofe: cutremur, lovitură aeriană.
6.5. Estimarea riscului
Noțiunea de risc include două componente: gravitatea consecințelor și
probabilitatea de producere a evenimentelor.
Dacă atribuim unui nivel de risc produsul dintre g ravitate și probabilitate (cf.
fig. 6.2 ), vom obține același nivel d e risc pentru difertite cupluri : gravitate (y) –
probabilitate (x).
6.6. Studiu de caz
Analiza riscurilor
Soluția ideală de securitate va fi aceea care va rezulta din analiza unor
scenarii de implantare sub forma unor zone (grupuri de instalații) având nivel de
risc echivalent pe o stru ctură (depozit) echivalentă cu situația reală. Amplasarea
acestor zone și separarea între ele se va face ținând u-se cont de anumite intervale
de siguranță și criterii de compatibilitate.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 49 –
Caracteristici
Fluid de lucru Debitul Q
(Nm3/zi) Presiune de
lucru, pl
(bar) Temperatura
gazului, Tg
(0C) Apa liberă
separată, Va
(l/zi) Punctul de rouă,
Tr
(0C)
Trietilenglicol /
Gaze naturale 20.000 ÷ 5.000.000 1,9 ÷ 100 3 ÷ 60 60 ÷ 28.000 -15
Fig. 6.5 . Schema de proces a unei stații de u scare gaze cu trietilenglicol TEG
[68-70]
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 50 – Există, pe de altă parte, și operațiuni simultane . Aceste a implică , urmare a
interacțiunilor care apar, c reșterea complexităț ii de funcționare a instalației, ca și
creșterea nivelului de probabilitate de apariți e a evenimentelor indezirabile.
Analiza preliminară a riscurilor (APR)
Analiza APR asupra machetei propuse pune în evidență incidentele posibile
cu probabilitatea ce a mai mare de a se produce, adică descoperirea
vulnerabilită ților (veriga slabă):
– riscul de a avea accidente la desfășurarea simultană a operațiilor periculoase;
– transvazarea și tratarea fluidelor inflamabile presupune existența riscului la
explozii și incendii;
– posibilitatea disp ersiei unui nor de gaz toxic în atmosferă;
– ruperea unei conduct e;
– cedarea unui robinet.
Studiul de securitate tehnică va avea la ba ză analiza sistemului de siguran ță
pasivă, a sistemului de siguran ță activă și logistica evacuării loca ției.
Sistemul de siguranță pasivă studiază modalitățile de prevenire a
accidentelor mai sus menționate și cuprinde zona sigură (nu prezintă risc potențial
pentru alte zone fiind singura care necesită măsuri de protecție în caz de risc ),
respectiv zona periculoasă (prezintă un risc pentru alte zone, în prezența
produselor periculoase, ca urmare a operațiilor de tratament al acestor produse și a
echipamentelor necesare acestei operații ).
Sistemul de siguranță activă implementează metodele de minimizare a
consecințelor în cazul în care s -a produs un accident.
Categoria zonelor periculoase se poate defini pe macheta asetului “zona de
foc”, prin care se delimitează un spațiu sau o instalație (de exemplu, modulul de
tratare a gazului) predispuse riscului de explozie sau incendiu. De asemenea , se ia
în considerare pericolul potențial de incendiu reprezentat de zona de injec ție sau
zona compresoarelor. Pentru zona efectivă de lucru a personalului se au in vedere
precauții le adoptate în interiorul zonelor periculoase și sistemul de detectare.
Instalații – implantări la depozitele de gaze
Așa cum a m arătat mai înainte , loca ția trebuie amenajată pe grupuri de
instalații cu același nivel de risc. Separarea zonelor periculoase de zonele sigure se
va face prin două metode: distanța de securitate și separarea fizică (orizontală și
sau verticală) .
Operați ile de circula ție a gazelor, producția și funcționarea compresoa relor
se pot desfășura simultan ; în consecință , amenajarea loca ției trebuie să asigure
imposibilitatea producerii accidentelor.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 51 – Următoarele loca ții (lista nu este limitativă ) le considerăm c a sigure și ele
trebuie separate de zonele periculoase: sala de acomodare; sala de control; sala
electrică; sursa electrică fără întrerupere; grupuri le electrogen e; pompe le de
incendiu; mijloace le de evacuare.
Utilitățile sunt implantate î n interiorul zone lor sigure și servesc ca zone
tampon între zonele periculoase și instalațiile vitale.
Pentru a naliza zonelor cu pericol de explozie, pornim de la premisa că e xistă
mai multe metode pentru definirea zonelor de pericol la exp lozie. Alegerea
metodei implică, între altele, o bună cunoaștere a codurilor și regulilor, a cadrului
juridic și evoluția acestora , experiență practică în domeniu și spirit ul de
creativitate.
7.
CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII ORIGINALE
Depozitarea subterană a gazelor naturale este o practică economică destinată
echilibrării cererii de gaze a consumatorilor cu posibilită ți economice de livrare ale
furnizorilor în condițiile în care se are în vedere sistemul complex constituit din
producția internă, importurile, capacitățiile de transport exist ente și cererile
variabile (sezoniere, zilnice, orare) determinate de modul în care se desfășoară
activitatea economică și socială sub influența factorilor climatici și meteorologici.
Echilibrarea permanentă a cererii de gaze cu sursele disponibile este av ută în
vederea și din perspectiva modificărilor ce apar la sursele disponibile. Unele
reduceri ale producției interne sau ale importurilor pot fi determinate de motive
foarte variate: tehnice, financiare, politice ș.a. În aceste condi ții, revine gazelor
naturale stocate „sarcina” de a prelua impactul acestor variații și modificări de
consum, de a compensa efectele diminuării temporare ale producției sau ale
importurilor precum și consec ințele unor incertitudini car e au existat atunci când
s-a prevăzut pe t ermen scurt mărimea reală a consumului.
Înmagazinarea subterană a gazelor naturale reprezintă unicul proces eficient
care combină furnizarea constantă de gaze naturale, prin intermediul conductelor
de mare lungime, cu cererile variabile ale pieței, care de pind de variații sezoniere
de consum.
Gestionarea în timp real a tuturor acțiunilor, proceselor și operațiilor reclamă
concepte și instrumente moderne precum și echipe multidisciplinare de specialiști
care să coordoneze permanent evoluția proiectului.
În acest context lucrarea de față, prin tematica abordată, aduce contribuții
importante cu privire la condi țiile prealabi le dinaintea înmagazinării, procesul
tehnologic de înmagazinare, stabilirea programelor de foraj și construcție a
sondelor dirijate și ori zontale care deservesc depozitele subterane, optimizarea
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 52 – staților de compresoare, identificarea și evaluarea pericolelor majore la de pozitele
subterane etc.
Concluziile studiilor și cercetărilor efectuate precum și contribuțiile
personale ale autorului c uprind, în esen ță, următoarele aspecte:
1. Prezentarea un mod original de punere în evidență a unor particularități
legate de condi țiile prealabile dinaintea înmagazinării: separatoare și încălzitoare
de gaze, măsurarea debitului și a umidită ții gazelor, p rocedee de uscare a gazelor,
curățarea gazelor de hidrogen sulfurat și dioxid de carbon etc.
2. Prezentarea unui studiu de caz semnificativ pri vind condi țiile prealabile
dinaintea înmagazinării , referitor la pericolele care pot să apară la o sta ție de usc are
în urma nerespectării normelor tehnice. Pe o perioadă de zece luni, sta ția de uscare
X a func ționat cu debitul peste capacitatea maximă admisă, iar din analizele de
laborator efectuate ulterior, trietilenglicolul a fost contaminat cu impurită ți solide și
lichide, astfel puritatea care este cerută de standardele în vigoare nu se mai putea
realiza.
Rezultatele au fost dezastruoase, pachetele Sulzer și demisterele montate în
partea inferioară și superioară coloanei s -au deteriorat complet, fiind necesară
înlocuirea lor.
Efectele TEG -ului contaminat, demisterele (bun și defect), respectiv
pachetele Sulzer deteriorate au fost prezentate vizual în urma demontării sta ției.
Toate aceste defec țiuni au produs pierderi mari pentru societate. Din
considerentele de mai sus, am propus următoarele măsuri:
– retehnologizarea liniei de separare montată în amonte de instala ție;
– mărirea debitului de gaze prin adăugarea unui al 2 -lea absorber în paralel cu
cel existent, sau limitarea debitului de gaze la valoarea maximă admis ă;
– instalarea unei linii suplimentare de separare a impurită ților din TEG în
instala ție.
3. Utilizarea unui concept de management complex în procesul tehnologic
de înmagazinare și operarea depozitelor subterane. Scopul este, desigur, acela al
crește rii performanțelor capacităților de înmagazinare în condiții de siguranță și cu
eficiență sporită pe întreaga dur ată de viață, pornindu -se de la rezervoarele
subterane, înmagazinarea propriu -zisă a gazelo r naturale, sondele de exploata re,
istoricul rela ției presi une-volum și elementele -cheie legate de mecanica rocilor
aferente acestor depozite.
4. Realizarea unui studiu consistent privitor la mecanica r ocilor din care
reținem, drept recomandări viitoare:
– Pentru v alidarea rezultatelor ob ținute în cadrul tezei, se r ecomandă
realizarea unui set minim de mă suratori in situ care să confirme și, eventual, să
mărească precizia valorilor folosite pentru coeficientul de confinare (calculat cu
coeficientul Poisson ) și pentru greutatea specifică a rocii.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 53 – – Daca valori le acesto r parametri se confirmă, atunci se recomandă o cre ștere
corespunzătoare pentru presiunea minimă, eventual, și pentru presiunea maximă .
De exemplu, dacă greutat ea specifică este sub 2200 daN/m3 și coeficientul de
confinare este de 0,82, atunci se recom andă un regim de operare cu pmin = 70 bar și
pmax = 150 bar. De remarcat c ă valoarea presiunii de 150 bar este cu circa 58 de bar
mai mică decâ t presiunea de fisurare de la adancimea de 1208 m, corespunză toare
unui gradient de fisurare de 1,72 bar/10 m.
– Rezult atele și concluziile ob ținute în teză sunt valabile î n mare pa rte pentru
capacul depozitului și nu garantează rezisten ța mecanică și etan șeitatea frontierei
laterale. În acest scop se recomandă realiza rea unor studii separate care să abordeze
– printre alt ele – efectul faliilor și canalizarea gazelor.
5. Stabilirea, într -o manieră originală, a parametrilor de bază privitori la
optimizarea forajelor dirijate și orizontale utilizate la exploatarea depozitelor
subterane de gaze. În aceste context, se consider ă că un element cheie în
proiectarea tehnologiei de săpare a sondelor, respectiv în elaborarea proiectelor
tehnico -economice privind forarea, tubarea, cimentarea și testarea zonelor de
interes estimate prin cercetarea geologică și identificate în urma unor investigații
complexe în timpul forajului, îl constituie alegerea tehnologiilor de forare și
monitorizarea traseului găurii de sondă.
6. Se consideră că, în cazul tehnologiilor zise inteligente de forare a
sondelor, două tehnologii deosebite aplicate în cazul forajului la subechilibru
(underbalanced drilling – UBD ) și gestionarea presiunii în timpul forajului
(managed -pressure drilling – MPD ) au dezvoltat soluții specifice care vizează, în
special, aspectele hidraulice de foraj. Tehnologiile inteligente d e săpare și
completare ale sondelor și ale infrastructurii de suprafață aferentă acestora, au fost
adoptate și aplicate ca un produs firesc al dezvoltării și diversificării depozitelor
pentru gestionarea proceselor de injecție și extracție, respectiv optim izarea și
eficientizarea operațională la nivelul noilor cerinte de consum.
7. În acela și timp, autorul consideră că tehnologiilor UBD și MPD trebuie
adăugate sistemul de foraj sub formă de fantă, forajul în sistem închis ( Closed
Loop Drilling System ), resp ectiv Reel Well Drilling Method . Totodată, se fac
referiri la ultimele noută ți din domeniu privitoare la sistemele de dirijare cu masa
rotativă RSS ( rotary steerable systems ), care primesc la ora actuală un nou design
pentru a tinti doglegs -uri cu rază mic ă de curbură (intensitate mare), durabilitate în
rezervoarele cu temperaturi înalte și direcționare autonom ă.
8. Dincolo de vitezele de avansare (ROP – rate of penetration ), în industria
de profil se utilizează informații și de la sistemele pentru optimiza rea forajului. E
vorba, în principiu, de senzori optimizați și simulări care integrează datele din
sondă obținute în timp real și care sunt folosite alături de dispozitivele de limitare a
cuplului și de sistemele de foraj inteligente . Optimizarea forajului în sens clasic
reprezintă forajul la adâncimi mai mari și cu viteze superioare pentru a ob ține
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 54 – viteze de avansare superioare prin utilizarea unor tehnologii eficiente și de ultimă
genera ție. În ziua de astăzi, pe fondul unor pre țuri continuu scăzute ale b arilului de
petrol, nevoia de viteză mărită a lăsat locul unei abordări ceva mai echilibrate,
operatorii făcând un pas în spate pentru a ob ține o imagine de ansamblu asupra a
ceea ce reprezintă optimizarea forajului sondei.
9. Este prezentat un studiu de caz privitor la stabilirea profilului unei sonde
dirijate, pornindu -se de la premisa că managementul realizării sondelor de gaze
care deservesc depozi tele de înmagazinare subterană a gazelor naturale este
esențial încă din fazele de concept și proiectare. Apoi continuă cu cele de realizare
propriu -zisă (săparea, tubarea, investigarea, cimentarea, perforarea, completarea și
testarea), ș i se finalizează cu exploatarea –operarea lor și a facilităților de suprafață
aferente depozitului.
10. Dezvoltarea unor solu ții originale privitoare la o ptimizarea sta țiilor de
compresoare care deservesc procesul de înmagazinare subterană a gezelor după
descrierea activită ților din cadrul depozitului și a procesului de operare specific.
11. Analiza, într -o manieră originală, a sistemului de monitorizare, control și
comandă al sta țiilor de comprimare, respectiv a instala ției de control și reglare
pentru compresoarele de gaze.
12. Realizarea unui studiu original cu privire la eficientizarea energetică a
unei stații de compresoare -gaze, în urma căruia putem concluziona:
a) Pierderile de energie activă în transformatoarele de serviciu interne sunt
mici și anume de 3,92 kwh orar și nu mai pot fi diminuate, acest rezultat pozitiv
obținându -se din alegerea corectă a puterii și caracter isticilor electrice ale
transfo rmatoarelor de servicii interne;
b) Privitor la pierderile de energie activă în motoarele sincrone care
acționează compresoarele de gaze se p ot face următoarele aprecieri: d in calculul
electric și din măsurătorile electrice e fective pe care le -am făcut am observat că cea
mai mare parte a energiei pierdute se regăsește în fierul motorului și anume 6,43%
din energia electrică intrată. Valoarea aceasta nu poate fi micșorată, fiind
determinată din dimensionarea corectă a masei fie rului statorului. Ceea ce trebuie
remarcat însă sunt două aspecte pozitive și anume: din cauza tipului de motor ales
– sincron – factorul de putere obținut pe cale naturală este 0,95, iar randamentul
energetic global este de 92,57% (un randament foarte bun ).
c) Fiabilitatea aparatajului de 6 kV și 0,4 kV este foarte scăzută, atât din cauza
vechimii mari a acestuia cat și din cauza concepțiilor de fabricare a echipamentelor
(depășite în țara noastră, în anii 1980). Din cauza fiabilității scăzute a aparatajul ui
electric continuitatea în alimentare cu energie electrică a compresoarelor nu poate
fi asigurată, existând permanent riscul apariției unor scurtcircuite atât pe partea de
6 kV cât și pe partea de 0,4 kV, cu consecințe nefavorabile în asigurarea
parametr ilor ceruți în rețeaua de gaze.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 55 – 13. Din considerentele privitoare la eficientizarea energetică a unei stații de
compresoare -gaze, de mai sus , se propun următoarele:
a. Retehnologizarea stației de conexiuni de 6 kV,
b. Retehnologizarea distribuției la 0,4 k V,
c. Retehnologizarea distribuției cablurilor de 6 kV,
d. Retehnologizarea alimentării cu apă a obiectivului.
14. Evaluarea stării tehnice a stației de compresoare gaze naturale și a
instalației electrice aferente depozitului de înmagazinare subte rană a g azelor
naturale X în condi țiile efectuării unor experimente de șantier (S).
15. Identificarea și evaluarea pericolelor majore la depozitul de
înmagazinare X prin: ac țiuni și măsuri ce se întreprind pe durata situa țiilor de
urgen ță; identificarea pericolelo r în urma desf ășurării proceselor tehnologice;
prezentarea analizei pericolelor și a evalu ărilor de risc; estimarea riscului.
16. Realizarea unui studiu de caz original privitor la identificarea și
evaluarea pericolelor majore la depozitul de înmagazinare X
17. Conceptul de management integrat al proiectelor privitor la optimizarea
procesului de înmagazinare a gazelor naturale în depozite subterane trebuie
promovat și generalizat pentru toate activitățile care concură la exploatarea
câmpurilor de gaze natur ale și a depozitelor de înmagazinare subterană în vederea
creșterii siguranței și securității instalațiilor și proceselor de operare, cu consecințe
directe în reducerea eforturilor investiționale și a costurilor de operare.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 56 – Bibliografie
1. Albulescu, M.A.: Calculul hidraulic al conductelor de transport și distribuție a
hidrocarburilor , Suport de curs, Editura Universității Petrol -Gaze din Ploiești, 2010.
2. Albulescu, M.A.: Procese hidrodinamice , Suport de curs, Editura Universității
Petrol -Gaze din Ploiești, 2010.
3. Andruleit, H., Rempel, H., Meβner, J., Babiesw, H.G., Schlömer, S., Schmidt, S.,
Cramer, B., Nicht -konventionelles Erdgas: Weltweite Ressourcen und Entwicklungen
eines »Hoffnungsträgers« unter den fossilen Energierohstoffen . Erdöl E rdgas Kohle
126, Heft 7/8, p. 277 -282, Jg. 2010.
4. Avram, L.: Foraj dirijat , Editura Universal Cartfil, Ploiești, 1999.
5. Avram, S.A. a.o., Structural Analysis of Reliability Petroleum Equipment for
Different Modes of Action on Drilling Rigs , International Jou rnal of Engineering
Research & Technology (IJERT), Vol. 2 Issue 6, ISSN: 2278 -0181, June, 2013
(pag. 2103 -2108).
6. Avram, S.A., Susanu, T.O., Avram, L., Some Aspects Concerning the Combat of
the Emissions Generated on the Maritime Platforms , Buletinul Universit ății Petrol -Gaze
din Ploie ști, vol. LXIII, No. 3/2011, pag. 45 -49.
7. Avram, S.A., Troquet, J., e.o., Biopliles for Hydrocarbons and Isolation for Heavy
Metals , Buletinul Universită ții Petrol -Gaze din Ploie ști, vol. LXII, No. 3B/2010,
pag. 39-44.
8. Avram, S.A., Dussap, C. -G., Avram, L., Troquet, J., Membranes for the Treatment
of the Industrial Waters: Quo Vadis? The 2nd International Conference – Science
Technology in the Context of Sustainable Development , Buletinul Universit ății Petrol –
Gaze din Ploie ști, vol. LXII, No. 3B/2010, pag. 1 -9.
9. Avram, S.A.: Stadiul actual al problematicii înmagazinării gazelor naturale ,
Referatul I, Universitatea Petrol -Gaze Ploie ști, 2012.
10. Avram, S.A.: Optimizarea forajelor dirijate și orizontale utilizate la exp loatarea
depozitelor subterane de gaze. Studii de caz , Referatul II, Universitatea Petrol -Gaze
Ploie ști, 2012.
11. Avram, S.A.: Sisteme de comandă și control utilizate la instalațiile de suprafață ale
sistemului de înmagazinare a gazelor naturale . Studiu de ca z, Referatul III,
Universitatea Petrol -Gaze Ploie ști, 2012.
12. Balint, S., Kaslik, E., Mari ș, S., Probabilită ți – notițe de curs, 2016.
13. Bauquis, P.R., Bauquis, E.: Understanding the Future: Oil and Natural Gas , Oil and
gas Journal, 2005.
14. Bolton, W.: Programma ble Logic Controllers – an introduction, Third Edition,
Newnes Publ., 2003.
15. Bucur, C.: Reprezentarea cu relee a variabilelor logice , Note de curs, U.P.G.
Ploiești, 2008.
16. Călin, S., Dumitrache, I., Dima, P.: Automatizări electronice , Editura Didactică și
Pedagogică, București, 1980.
17. Cârtoaje, V.: Elemente de electronică și de automatizare , Editura Universității
Petrol și Gaze din Ploiești, 2003.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 57 – 18. Cârtoaje, V.: Teoria sistemelor automate , Editura Universității Petrol și Gaze din
Ploiești, 2004.
19. Ciobanu, P.: Mecanica rocilor traversate prin foraj , Editura Universității din Ploiești,
2009.
20. Ciobanu, P. si al.:, Cercetări privind rezisten ța și caracteristicile mecanice ale
rocilor din capacul pachetului Me 4, obiectivul Meotian superior, structura Urziceni, prin
prisma operării Depozitului de înmagazinare subterană a gazelor naturale Urziceni la
presiunea ini țială de zăcământ , Raport al lucrarilor de cercetare stiintifica realizate
pentru SNGN ROMGAZ SA Medias, Suc. Ploie ști, Contract nr. 28/2014.
21. Ciobanu, P.: Effective stresses in porous rocks saturated with viscous fluids at rest ,
Int. J. Rock Mech. & Geomech (in press), 2016.
22. Craiu, V., Teoria probabilită ților cu exemple și probleme , Ed. Funda ției România de
mâine , 1997.
23. Dinu, F.: Extracția gazelor naturale , Editura Universității Petrol și Gaze din Ploiești,
Edițiile 2000 și 2009 .
24. Dinu, F.: Bazele Simulării Numerice în Extrac ția Petrolului. Îndrumar de laborator ,
Editura Universită ții Petrol -Gaze din Ploiești, 2013.
25. Dinu, F.: Extrac ția și Prelucrarea Gaze lor Naturale , Editura Universită ții Petrol –
Gaze din Ploiești, 2013.
26. Dordea, R., Nițu, C.: Aparate și metode de măsură și control , Editura Didactică și
Pedagogică, București, 1972.
27. Gabolde, G, Nguyen, J.P.: Drilling Data Handbook (Formuleur du foreur) , Editions
Technip; Paris, 2012.
28. Gheorghițoiu, M.: Elemente de foraj dirijat , Editura Universității din Ploiești, 1998.
29. Granet, S.: Transferts en milieux fissurés (Modélisation et étude numérique ),
Editions TECHNIP, Paris, 2000.
30. Hareland , G. e.a.: Extended -Reach Composite -Materials Drillpipe , SPE Drilling
and Completion, June, 1998.
31. http://www.slb.com/ – site oficial Schlumberger
32. http://www.reelwell.no/ – site oficial Reelwell
33. http://www.weatherford.com/ – site oficial Weatherford
34. https://www.nov.com/ – site oficial National Oilwell Varco
35. http://www.globalccs institute.com/
36. http://www.halliburton.com/ – site oficial Halliburton
37. Ionescu, M., Nicolescu, S.: Tehnologia forarii sondelor , Universitatea Petrol – Gaze
din Ploiesti, 2003.
38. Jenner, J.W., Elkins, H.L. e.a.: The Continuous Circulation System: An Advance in
Constant Pressure Drilling, SPE Annula Technical Conference and Exhibition, Houston,
Texas, 26 -29 September, 2004.
39. Johnson, R., Elementary Statistics , PWS -KENT Publishing Company, Boston,
1984.
40. Kate Van, D.: Drilling Fluids, Mud Pumps, and Conditioning Equipment , 1998.
41. Macovei, N.: Deschiderea stratelor productive , Seria Forajul sondelor 5, Editura
Universității din Ploiești, 2008.
42. Macovei, N.: Forajul dirijat , Seria Forajul sondelor 4, Editura Universității din
Ploiești, 2003.
43. Maloș, M.: Contribuții privind realizarea unui depozit de înmagazinare subterană a
gazelor, Teză de doctorat, UPG Ploiești, 2005.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 58 – 44. Metz, B., O.Davidson, H. C. de Coninck, M. Loos, L.A. Meyer, IPCC special report
on Carbon Dioxide Capture an d Storage, Cambridge University Press.
45. McCaskill, J., Managing Wellbore Pressure While Drilling , Drilling Contractor, p.40,
March/April 2006.
46. Mittelhammer, R., Mathematical Statistics for Economics and Business , Springer,
1996.
47. Moise, A.: Sisteme micro programabile , Note de curs, U.P.G. Ploiești, 2008.
48. Nas, Steve, Capitolul 12 – Underbalanced Drilling , din Petroleum Engineering
Handbook, Volumul II , Editor Robert Mitchell, 2007.
49. Nicolau, E.: Manualul inginerului electronist – Măsurări electronice, Editur a
Tehnică, București, 1974.
50. Patin , S.: Environmental Impact of the Offshore Oil and Gas Industry , EcoMonitor
Publishing, PO Bo x 866, East Northport, NY 11731, USA, 2005.
51. Pavlovschi, N.: Amenajarea depozitului de înmagazinare subterană în obiectivul
IV+Va Tg. Mureș , Arhiva Expogaz Mediaș, 1996.
52. Pearce, D. e.a.: Horizontal well drilled into deep hot Austin chalk , Oil and Gas
Journa l, April, 1995.
53. Popescu, C., Coloja, P. M.: Extracția petrolului , Editura Tehnică, București, 1993.
54. Pușcoiu, N.: Carnet tehnic gaze naturale , Editura Tehnică, București, 1994.
55. Radu, G.: Gestionarea riscurilor în realizarea sondelor de înmagazinare subteran ă
a gazelor naturale , Teză de doctorat, UPG Ploiești, 2010.
56. Reinicke, K.M., Unconventionelles Gas – Wo liegen die Herausforderungen ? Erdöl
Erdgas Kohle 127. Jg. 2011, Heft 10, p. 340 -342.
57. Rogner, H. -H., An Assessment of World Hydrocarbon Resources . Annual Review
of Energie and Environment, 22, p. 217 -262.
58. Schubert, J.: Managed Pressure Drilling: Kick Detection and Well Control , Journal
of Petroleum Technology, January, 2010.
59. Soare, A., Zamfirescu, M.: Înmagazinarea gazelor naturale , Editura Universității
Petrol și Gaze din Ploiești, 2000.
60. Society of Petroleum Engineers / IADC, Lucrările SPE 23938 & 23940 .
61. Stan, N. (Lt. Col.) – Manual de Protec ție Civilă: Pentru personalul cu atribu ții în
domeniul protec ției civile de la localită ți, institu șii public e și agen ți economici , Editura
MAI, 2005.
62. Ștefănescu, D.P.: Practica extracției gazelor naturale (vol. 1 și 2), Editura
Universității „L. Blaga” din Sibiu, 1998.
63. Vogel, R.: Continuous Circulation debuts with commercial successes offshore
Egypt, Norway , Nov ember/December, 2006.
64. Young, K. C.: Suncar’s Path to Growth -Oil Sands Projects and Technology ,
Journal of Canadian Petroleum Technology, August 2002, p. 21 -24.
65. *** Bilanț de mediu la stațiile de comprimare a gazelor naturale de la Corunca și
Tg. Mureș , S.N .G Romgaz Mediaș (2000 -2012).
66. *** Centrul European de Excelență în domeniul gazelor naturale din argile
gazeifere, Raportul: Resurse de gaze naturale din zăcăminte neconvenționale –
potențial și valorificare . Comitetul Național Român al Consiliului Mondial al Energiei,
București, 15 noiembrie 2013.
67. *** Directiva 2007/60/CE privind evaluarea și gestionarea riscului la inundații
68. *** Documente SNGN Romgaz Mediaș, 2000 -2016.
69. *** Documente SNGN Romgaz Ploiesti, 2008 -2016.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 59 – 70. *** Documente SNGN Romgaz Tg. Mures, 201 4-2016.
71. *** Dossier énergie – L'ABC du gaz de schistes au Canada , www.one -neb.gc.ca ,
2009.
72. *** Drilling Fluids Manual, ava drilling fluids&services , November, 2004.
73. *** DXC Website – www.dxcicdd.com
74. *** EN 12405 /2002 : Gas meters – Gas – Volume electronic conversion devices .
75. *** Energierohstoffe 2009 – Reserven, Ressourcen, Verfügbarkeit . BGR
(Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe), Hannover, p. 117, 284, 2009.
76. *** Gas Research Institut – Underb alanced Drilling Manual , Chicago, 1997.
77. *** http://www.mmediu.ro/ – site oficial Ministerul Mediului, Apelor și Pădurilor
78. *** https://www.unisdr.org/ – The United Nations Office for Disaster Risk Reduction
79. *** IADC, Beyond ROP: industry tak ing systems view to drilling optimization ,
March, 2016.
80. *** IADC , Drilling manual , Edition 2011.
81. *** IADC, New-design rotary steerable systems target higher doglegs, durability in
high temperature reservoirs,autonomous steering , March, 2016.
82. *** ICDD Website – www.icdd.com
83. *** ISO 12213 /2 /3 : Calculul factorului de compresibilitate SR ISO 6976 – 95.
Calculul puterii calorifice .
84. *** NML 001 -05 : Cerin țe metrologice și tehnice comune mijloacelor de măsurare
supuse controlului metrologic legal .
85. *** NML 018 -07 : Sisteme de măsurare continuă și dinamică a cantită ților de fluide
(de volum și de masă).
86. *** PSESE – Pactul de Stabilitate pentru Europa de Sud -Est (1999 -2008) ; CRC –
Consiliul Regional de Cooperare (2008 – prezent)
87. *** Reduction of emissio ns and geological storage of CO 2 – Innovation and
industrial stakes , IFP – ADEME – BRGM International Symposium: 15-16 September,
Paris, 2005.
88. *** Slot Drill Method Provides Alternative to Hydraulic Fracturing Gentry Braswell ,
JPT Online Technology Editor, 26 April 2012.
89. *** SR EN ISO 5167 – 1/1991 și SR EN ISO 5167 – 1/2003 : Măsurarea debitelor
fluidelor de fluide prin metoda mic șorării locale a sec țiunii de curgere. Partea I :
Diafragme, ajutaje și tuburi Venturi introduse în conducte cu sec țiune circula ră aflate
sub presiune .
90. *** STAS 7347 / 1 – 83: Determinarea debitelor fluidelor în sisteme de curgere sub
presiune. Metoda mic șorării locale a sec țiunii de curgere. Măsurarea cu diafragme și
ajutaje .
91. *** The Drilling Fluids Processing Handbook , ASME Sha le Shaker Committee
2005.
92. *** Unconventional Gas: Potential Energy Market Impacts in the European Union,
JRC Scientific and Policy Reports, 2012.
93. *** www.mdrap.ro – site oficial Ministerul Dezvoltării Regionale, Administra ției
Publice și Fondurilor Europene
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 60 – CONTRIBUTIONS REGARDING THE
NATURAL GASES STORAGE SYSTEM`S
OPTIMIZATION AND MONITORING
THROUGH DIRECTIONAL DRILLING AND
PERFORMANT ELECTRONICAL SYSTEMS
Abstract
Natural gas underground storage represents the only efficient
method that ensures coverage for the market`s fluctuant demands
when a permanent and constant delivery pipe is needed. In this
context, safety and continuity in gas delivery is a strategic objective.
For underground storage, natural gases are injected in
underground oil and gas reser voirs when market`s demand falls
below the supply sources` production, and are extracted from the
deposit, to supplement delivery at the required level, when demand
exceeds that production. In other words, the main function of an
underground gas deposit is to regularize deliveries for consumption
variations and seasonal demand. Besides this, underground
installations can ensure gas delivery from safety reserves in case of
interruptions in the normal delivery and can help in conserving the
energy by using as sociated gas that would otherwise be sent to flare.
This paper contains, first of all, some general aspects regarding
particularities of the precursory conditions for the underground
storage: gas separators and heaters, gas flow and humidity
measuring, gas drying techniques, gas cleaning of sulfur hydrogen
and carbide dioxide etc. In the same time, these elements are
integrated in a larger system that contains innovative elements
regarding the rocks` mechanics afferent to the system. Of course, the
purpose is to increase the storage capacities performances in safe
conditions and with high efficiency on all its duration, starting with
the underground reservoirs, natural gas proper underground storage,
exploitation wells, pressure -volume relation historian and the key
elements regarding the rocks` mechanics afferent to these deposits. A
significant case study was made in the gas drying area showing the
catastrophic effects that appear when technical standards are not
respected.
Sorin – Alexandru AVRAM Teza de doctorat -rezumat
– 61 – Regarding the horizontal and dire ctional drillings` optimization
used to exploit underground gas deposits, the essential leading point
is the correct selection of the drilling technologies, as well as the
technologies used to monitor the borehole`s layout. Completion and
drilling intellig ent technologies used for wells and the afferent
surface infrastructure have been adopted and applied as a natural
product of deposits` development and diversity, to easily operate
injection and extraction processes, respectively to optimize and
streamline new consumption demand levels.
Beyond the penetration rates (ROP – rate of penetration ), in this
industry is also used information from the drilling optimizing
systems. Basically, it`s about optimized sensors and simulations that
integrate real time data from the well and that are used with the
couple limitation devices and the intelligent drilling systems.
A special attention is focused on developing original solutions
regarding optimization for compressors stations that serve the natural
gas underground storage, after describing the deposit`s activities and
the specific operating process. It`s about the analysis made on the
monitoring, control and command system of the compressors
stations, respectively gas compressors` control and calibration,
respective ly realizing an original study regarding the energetic
efficiency of a gas compressor station.
In the same context, in was analyzed the problem of
identification and evaluation of the major risks from underground
storage deposit X by the following: actions and measures that are
taken during crisis situations; identifying dangers during
technological processes; presenting the dangers` analysis and the
risks` evaluation; risk estimation etc.
One thing is for sure! The concept of projects` integrated
managemen t regarding the optimization of natural gas underground
storage process in underground reservoirs ought to be promoted and
generalized for all activities that concern exploitation of natural gas
fields and underground deposits, in order to increase safety and
security for the installations and operating processes, with direct
consequences in reducing investment efforts and operating costs.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: ¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤ TEZĂ DE DOCTORAT Rezumat CONTRI BUȚII PR IVIND OPTIMIZAREA Ș I MONITORIZAREA… [602692] (ID: 602692)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.