پایان نامه با کلید واژگان آسیب پذیری

در هوای مرطوب اغلب از این نوع است.
شکل (2-2). خوردگی یکنواخت سطح لوله های حفاری [29]
2-2-3- خوردگی پیل غلظتی11
به خوردگی پیل غلظتی، خوردگی زیر رسوبات نیز میگویند. خوردگی اکسیژنی نیز از انواع خوردگی غلظتی به شمار میآید. پوشیده شدن قسمتی از سطح لولههای حفاری توسط گل، محصولات خوردگی و لاستیک حلقوی محافظ لولهها باعث ایجاد این نوع خوردگی میشود. اختلاف غلظت اکسیژنی ناحیه پوشیده شده توسط رسوبات و ناحیهی آزاد باعث شده که سطح زیر این رسوبات آند و بقیهی لوله کاتد شود.
2-2-4- خوردگی حفره ای12
خوردگی حفره ای تقریبأ همیشه به وسیله یونهای کلر و کلرید ایجاد میشود و به ویژه برای فولاد ضد زنگ13 بسیار مخرب است؛ چون در این خوردگی، سازه با چند درصد کاهش وزن نسبت به وزن واقعیاش، به راحتی دچار شکست میشود. معمولأ عمق این حفرات برابر یا بیشتر از قطر آنهاست و با رشد حفرات، ماده سوراخ میشود.
2-2-5- خوردگی بین دانه ای14
خوردگی بین دانهای وقتی رخ میدهد که مرز دانهها در یک فلز پلی کریستال به صورت ترجیحی مورد حمله قرار میگیرد. چندین عامل میتواند آلیاژی مثل فولاد ضد زنگ را مستعد این نوع خوردگی سازد؛ از جمله حضور ناخالصیها و غنی بودن یا تهی بودن مرزدانه از یکی از عناصر آلیاژی.
2-2-6- خوردگی تحت تنشی15
خوردگی تحت تنشی وقتی رخ میدهد که مادهای تحت تنش کششی در معرض یک محیط خورنده قرار گیرد. ترکیب این عوامل با هم، ترکهایی را در قطعه تحت تنش ایجاد میکند.
2-2-7- خوردگی سایشی16
این نوع خوردگی وقتی رخ میدهد که محیطی نسبت به یک محیط ثابت دیگر حرکت کند. ( به عنوان نمونه مایعی که درون یک لوله جریان دارد.) یک پدیدهی مرتبط با این گونه خوردگی، فرتینگ17 است که هنگام تماس دو ماده با یکدیگر و حرکت نسبی آنها از جمله ارتعاش به وجود میآید. این عمل میتواند پوششهای ضد خوردگی را از بین برده و باعث آغاز خوردگی شود. خوردگی سایشی یکی از انواع مختلف سایش است که بطور کامل در قسمتهای بعد مورد بررسی قرار خواهد گرفت [29].
2-3- مکانیسمهای سایش
دو نوع مکانیسم اولیه سایش وجود دارد. اولین مورد در اثر برخورد مستقیم بوجود می‌آید. معمولأ بیشترین خسارت در اتصالاتی نظیر زانوییها و سه‌راهیها ( اتصالات T شکل) که جهت جریان را تغییر می‌دهند، اتفاق می‌افتد. ذرات موجود در سیال می‌توانند انرژی کافی بدست آورده و خطوط جریان را قطع نموده و به دیوارهی لوله برخورد نمایند. دیگر مکانیسم، سایش ناشی از برخورد اتفاقی است. در این نوع سایش با وجود آنکه مؤلفهی سرعت متوسطی که سیال را به سمت دیوارهی لوله هدایت کند وجود ندارد، با این وجود تلاطمهای موجود در جریان می‌توانند ذراتی با مومنتوم در جهت شعاعی ایجاد نموده و آنها را به سمت دیوارهی لوله حرکت دهد. اما تلاطمهای آشفته یک فرآیند اتفاقی بوده و از اینرو با نام برخورد اتفاقی نامیده می‌شود. این دو نوع مکانیسم می‌توانند انواع مختلفی از سایش را سبب شوند [24].
شکل(2-3). سایش در اثر برخورد مستقیم
شکل(2-4). سایش در اثر برخورد اتفاقی
دو مکانیسم فوق میتوانند انواع مختلفی از سایش را در ترکیبات مختلف سیال، سرعت، اشکال مختلف لوله کشی ایجاد نمایند.
بدون توجه به نوع مکانیسم سایش، آسیب پذیرترین بخشهای یک سیستم تولیدی می‌تواند شامل مواردی باشد که در آنها:
1- جهت جریان به صورت ناگهانی تغییر می‌نماید.
2- سرعتهای بالای جریان که خود در نتیجه دبیهای تولید بالای سیال است.
3- سرعتهای بالای جریان، که در نتیجهی محدودیت سطح مقطع حرکت سیال ایجاد می‌شود.
اجزاء و سیستمهای لوله کشی بالادستی جداکننده‌های اولیه، حاوی مخلوطهای چندفازی گاز، مایع و ذرات جامد بوده و در نتیجه احتمال سایش ناشی از برخورد ذرات جامد، خوردگی سایشی و سایش قطره‌ای ( ناشی از برخورد قطرات مایع ) زیادتر است. همچنین آسیب پذیری بخشهای خاص در برابر سایش، به میزان زیادی به طراحی آنها و شرایط عملکرد آنها بستگی دارد. با این وجود، لیست زیر اجزائی را نشان میدهد که بیشترین آسیب پذیری را در برابر سایش دارند [2]:
چوکها18
انقباض ناگهانی
شیرهای نیمه بسته، شیرهای یک طرفه و شیرهایی که قطر آنها با قطر لوله برابر نیست19
زانوییها20 با شعاع استاندارد
کاهندهها21
زانوییها با شعاع بلند، میترها22
سهراهیهای مسدود
لوله‌های صاف
2-4- انواع سایش
مکانیسمهای بالقوه‌ای که میتوانند باعث آسیبهای سایشی شوند عبارتند از[6]:
1- سایش ناشی از دانههای شن و ماسه23
2- سایش ناشی از قطرات مایع24
3- خوردگی سایشی25
4- پدیدهی کاویتاسیون26
2-4-1- سایش ناشی از دانه‌های شن و ماسه
سایش ناشی از دانه‌های شن و ماسه معمولترین و مهمترین منبع مشکلات سایشی در سیستمهای هیدروکربنی است، زیرا وجود مقدار جزئی از شن و ماسه همراه با سیال تولیدی می‌تواند سبب سایش و خوردگی سایشی قابل ملاحظه‌ای گردد. حتی در سیال تولیدی عاری از شن و یا در مواقعی که دبی تولید شن بسیار کم و در حدود چند پوند در روز است، صدمات ناشی از سایش میتواند در سرعتهای بالا شدید باشد. سایش ناشی از شن و ماسه می‌تواند سبب ایجاد سایش محلی به مواد محافظت کنندهی خوردگی روی دیوارهی لوله‌ها شده و در نتیجه شتاب دهنده به پدیده خوردگی سایشی شود.
نرخ سایش ناشی از شن و سیال توسط عوامل زیر تعیین می‌شود[3]:
دبی تولید شن و نحوهی انتقال آن
میزان سایش ناشی از شن وابستگی بالایی به سرعت سیال داشته و با سرعت برخورد ذره متناسب است. هر چه سرعت زیادتر باشد، نرخ سایش نیز بیشتر خواهد بود. هنگامی که سرعت سیال به اندازهی کافی زیاد باشد ذرات را حمل نموده و سایش با ذرات شن عامل اصلی خواهد بود. زمانیکه سرعت سیال به اندازه کافی بالا باشد، سرعت برخورد شن به سرعت سیال نزدیک بوده و سایش یک امر محتمل است. از اینرو زمانیکه سرعت سیال در بیشترین مقدار خود قرار دارد احتمالأ سایش به بیشترین مقدار خود می‌رسد. افزایشهای جزئی در سرعت سیال در صورتیکه شرایط مهیا باشد، می‌تواند سبب افزایش بیشتر نرخ سایش شود. ممکن است در سرعتهای خیلی زیاد (نزدیک به سرعت صوت)، افزایش سرعت تأثیری در میزان سایش نداشته باشد، زیرا در این حالت مقاومت سطح هدف تقریبأ از بین میرود.
همانطور که قبلأ گفته شد، در سرعتهای کم نیز سایش وجود دارد ولی مقدار آن به قدری کم است که میتوان از آن صرف نظر کرد. حداکثر سرعتی را که میتوان در یک سیستم به کار برد و میزان سایش مقدار مجاز است، سرعت آستانه32 یا سرعت بحرانی33 میگویند.
این سرعت، توسط شرکتهای مختلف و تحت عنوان استانداردهای طراحی، برای سیستمهای مختلف ارائه شده است، که در قسمتهای بعدی به آن اشاره خواهد شد.
در سیالات گرانرو، ذرات جامد بجای برخورد با جدارهی اتصالات تمایل دارند در مسیر حرکت سیال حرکت نمایند. در حالیکه در سیالات با گرانروی و جرم ویژهی کم، ذرات جامد تمایل دارند در مسیرهای مستقیم حرکت نمایند و در هنگام تغییر جهت مسیر جریان، به دیواره‌ها برخورد نمایند. از اینرو در جریانات گازی بدلیل گرانروی و جرم مخصوص کمتر و سرعتهای بالاتر، احتمال سایش توسط ذرات شن بیشتر است. و یا به عبارت دیگر: در سیالهایی با دانسیتهی بالا و ویسکوز، شن به همراه خط جریان حمل شده و برخورد کمتری با دیوارهها داشته و در نتیجه سایش کمی خواهیم داشت. اما در جریانهای با دانسیته و ویسکوزیتهی پایین، دانههای شن خطوط جریان را قطع میکنند و در زانوییها به صورت مستقیم حرکت کرده و برخوردهای شدیدی را ایجاد میکنند و سایش زیادی ایجاد میکنند. در جدول (2-1) سرعتهای مجاز برای انواع شیرها در غلظتهای مختلف شن توسط آقای راسل34 [16] آورده شده است. ملاحظه میشود که افزایش غلظت موجب کم شدن سرعت بحرانی یا به عبارت دیگر افزایش میزان سایش شده است [16].
جدول(2-1). تأثیر غلظت شن بر روی سرعت بحرانی برای شیرهای مختلف[16]
Water
Russell
Russell
Russell
53 micron
53 micron
53 micron
Sand Concentration
3.5 Valve
Casing ID
3.5 Valve
Valve ID
3.5 Valve
ID Flow Port
(ppm)
V (ft/s)
V (m/s)
V (ft/s)
V (m/s)
V (ft/s)
V (m/s)
2.9
95
29
73
22
66 64
20
5.7
78
24
60
18
52 53
16
8.6
69
21
53
16
46 47
14
11
64
19
49
15
43 43
13
14
60
18
46
14
39 41
12
17
57
17
44
13
39 39
12
20
54
17
42
13
36 37
11
23
52
16
40
12
36 36
11
26
51
15
39
12
33 34
10
29
49
15
38
11
33 333333
10
2-4-1-3- شکل، اندازه و سختی ذرات شن
اندازهی دانههای شن در جریان تولید هیدروکربنها به خواص زمین شناسی منطقه، اندازهی غربالهای شن درون چاهی و شکست ذرات در هنگام انتقال از مخزن تا سطح بستگی دارد. بدون محدودیت اندازه دانه‌های شن نظیر غربالهای شنی ته چاهی، اندازهی ذرات عمومأ بین 20 تا 500 میکرون35 متغیر است. چگالی دانه‌های شن تا حدود 2600 کیلوگرم بر مترمکعب مورد قبول است.
اندازهی ذرات شن در ابتدا با دانستن اینکه چه تعداد از ذرات به سطح برخورد می‌کنند سایش را تحت تأثیر قرار می‌دهند. ذرات بسیار ریز (تقریبأ در حدود 10 میکرون) توسط سیال انتقال یافته و به ندرت به دیوارههای لوله برخورد میکنند. ذرات بزرگتر تمایل دارند در مسیرهای مستقیم حرکت نموده و به سطوح دیواره برخورد نمایند. ذرات بسیار بزرگ ( تقریبأ در حدود یک میلیمتر ) تمایل به حرکت آرام یا تهنشینی دارند و از اینرو صدمهی زیادی وارد نمیکنند. پس به طور کلی با افزایش سایز ذرات شن، و یا به عبارتی افزایش اندازه حرکت36 ذرات، میزان صدمات افزایش مییابد. اما این افزایش به صورت مطلق نیست. در آزمایشهایی که برای جریان گاز حاوی ذرات شن انجام شده است، مشخص شده در سایزهای بزرگتر از 300 میکرون، سایش کمتر شده است. آقایان فینی37 [23] و همکارانش نشان دادند که شدت سایش با افزایش اندازهی ذرات افزایش مییابد. در اندازههای بیشتر از (150 – 300) میکرون نرخ سایش مستقل از اندازهی ذرات خواهد بود. برای جریان مایع و شن اطلاعات جامعی در دسترس نیست. اما اگر سیال قادر به حمل ذرات باشد، و بتواند ذرات بزرگتر را نیز با خود حمل کند، سایش پیوسته زیادتر خواهد شد [ 24 و 8 و7].
معمولأ ذرات سختتر نسبت به ذرات نرمتر سبب سایش بیشتری می‌شوند و ذرات تیز نیز نسبت به ذرات دارای لبههای گرد شده آسیب بیشتری وارد می‌کنند. شن های آهکی و ساحلی به مراتب نرمتر از سایر شنها هستند. با اینحال به روشنی معلوم نیست که آیا تغییر سختی و تیزی سنگ باعث ایجاد اختلاف قابل ملاحظهای بین نرخ سایش در سیستمهای بهره‌برداری همراه با چاهها یا میادین مختلف میشود یا خیر؟ [9]
شکل زیر تأثیر اندازهی ذرات و دانسیته و ویسکوزیتهی سیال را بر نحوهی حرکت اجزای جریان در یک زانویی نشان میدهد.
شکل (2- 5). تأثیر اندازهی ذرات و دانسیته و ویسکوزیتهی سیال بر رژیم جریان در داخل زانویی[24]
2-4-1-4- ترکیب و ماهیت اجزای سیال
یک جریان تکفازی38 در مقایسه با یک جریان چندفازی39 در یک سرعت برابر، سایش بسیار کمتری دارد. طبق استاندارد ملی شرکت نفت ایران40 سرعت مجاز برای سیالات مایع درون خطوط

مطلب مرتبط :   منابع و ماخذ مقالهزنان سالم، زنان سالمند، سالمندان

دیدگاهتان را بنویسید