KFUPM ePrints

Transient Wellbore Pressurization Correlation & HIPPS Response Time in Multiphase Flow

l Transient Wellbore Pressurization Correlation & HIPPS Response Time in Multiphase Flow. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (M.S. Thesis) - Accepted Version
Restricted to Abstract Only until 19 May 2019.

2788Kb

Arabic Abstract

نظام الحماية من الضغط العالي هو نظام يستخدم على نطاق واسع في الصناعة البترولية لحماية خطوط تدفق النفط الخام والتي يتم تصنيفها أقل من ضغط البئر المقفلة كليًا. إن تطوير الآبار ذات ضغط إغلاق عالٍ يجعل تصميم خطوط التدفق مع حماية ميكانيكية تقليدية مكلف بشكل متزايد. لذلك ، فإن اختيار سمك جدار أقل لأنابيب التدفق وغيرها من المعدات يمكن أن يقلل من تكاليف المواد والتكاليف الشاملة ويفضل كخيار اقتصادي. وفي غياب أنظمة الحماية الميكانيكية التقليدية في خطوط التدفق هذه ، يصبح نظام الحماية من الضغط العالي هو طريقة الحماية الأساسية في حالة الضغط العالي. وفقا لإدارة خدمات المعادن وشركة Granherne المحدودة ، هناك خطر كبير ينطوي بتطوير آبار الضغط والإنتاج العالية. لذلك ، يتطلب تطبيق نظام الحماية من الضغط العالي فهمًا أفضل لآثار التوقيت واختيار المواد من أجل تبرير متطلبات التنفيذ. يتمثل أحد المتطلبات الأساسية في تحديد نقطة الاستجابة "عالية-عالية" ، وهي الحد الأدنى للضغط اللازمة لتنشيط النظام. يعتبر حساب هذه النقطة حاسمًا لأداء النظام نظرًا لأنه يتم تحديده من خلال وقت تراكم ضغط البئر. ومن المتطلبات الرئيسية الأخرى لتحديد نقطة الاستجابة هي وقت استجابة صمام النظام ، والذي يختلف بناءً على نوع الصمامات وشركات توفير النظام. في هذه الدراسة لضمان التدفق العابر، فإن الهدف هو تطوير علاقة لتقدير وقت تراكم ضغط البئر للحقول المختارة ، مع الأخذ بعين الاعتبار البيانات المتوفرة. تغطي الدراسة بيانات من ثلاثة حقول نفطية مع خصائص مختلفة من سوائل ، نسبة الغاز من الزيت ، ضغوط المكمن ، مؤشرات الإنتاجية ، العمق و ضغوط البئر المقفلة كليًا. سوف تقوم الدراسة بالتحقق من تأثير كل خاصية على وقت تراكم الضغط وربطه بنقطة استجابة نظام الحماية من الضغط العالي. بعد ذلك ، سيتم تحديد نقاط الاستجابة "عالية-عالية" المثلى لكل حقل بناءً على تحليل تأثيرات تراكم الضغط في البئر في أسوأ الحالات. يتم تعريف أسوأ الحالات على أنها انسداد قد يحدث لخطوط التدفق بالقرب من نظام الحماية من الضغط العالي. تختلف تلك الحالة بناءً على تفاصيل النظام الجاري التحقيق فيه. على سبيل المثال ، قد يكون الانسداد هو اغلاق مفاجئ للصمام أو قد يكون سدادة هيدرات تكونت في مكان ما في خط التدفق. في هذه الدراسة ، يتم تعريف الانسداد على أنه إغلاق مفاجئ للصمام.

English Abstract

HIPPS (High Integrity Pressure Protection System) is a widely used system in the petroleum industry to protect downstream flowlines that are rated below the full SIWHP (Shut-in Wellhead Pressure) from high-pressure events. The development of wells with high shut-in pressures makes it increasingly expensive to design the flowlines with a conventional mechanical form of protection. Therefore, selecting a thinner flowline wall and reduced pressure class flanges valves and other equipment could reduce material and overall CAPEX costs and favored as the economic option. In the absence of mechanical protection and relief systems in these underrated flowlines, HIPPS becomes the primary pressure protection method, if traditional Emergency Shut-Down (ESD) system protection should fail. According to the Minerals Management Service and Granherne Limited, there is a significant risk involved in high pressure and high rate wells. Therefore, HIPPS implementation requires a better understanding of the implications of timing, testing, and material selection in order to justify regulatory requirements. One of the key requirements is determining the “High-High” trip point, the minimum setting pressure required for activating the system. This calculation is crucial to the performance of the system since it is defined by the envelope of the wellbore pressure build-up time. Another key requirement to determine the High-High trip point is HIPPS Valve Response Time, which varies based on valves type and vendor providers. In this transient flow assurance study, the aim is to develop a generalized correlation to estimate the wellbore pressure build-up time for the selected fields taking into account different studied parameters. The study covers data from three oil fields with various Fluid Properties, GOR’s, Reservoir Pressures, Productivity Index, Depths and Shut-in Wellhead Pressures (SIWHPs). The study will investigate the effect of each parameter on the pressure build-up time and relate it to the system trip point. Then, the optimum “High-High” trip points for each field will be defined based on analysis of the pressure build-up effects to the downstream flowline at the worst-case. The worst-case is defined as a blockage that may occur to the downstream flowlines near the HIPPS system. It varies based on the specifics of the system being investigated. For instance, the downstream valve/blockage may be a valve or it may be a hydrate plug that has formed somewhere in the flowline. In this study, the blockage is defined as a sudden shutdown of the Pad Limit Valve (PLV).



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Engineering
Petroleum
Divisions:College Of Engineering Sciences > Petroleum Engineering Dept
Committee Advisor:Gajbhiye, Rahul
Committee Co-Advisor:Al Shehri, Dhafer
Committee Members:Haq, Bashirul and Elkatatny, Salaheldin and Mahmoud, Mohamed
ID Code:140732
Deposited By:AHMED HOMOUD (g201401040)
Deposited On:30 May 2018 12:44
Last Modified:30 May 2018 12:44

Repository Staff Only: item control page