Fallstudie: Ölfeld im Nahen Osten reduziert Bohrlochausfallzeiten um 60 % durch API 6A-Weihnachtsbaum-Nachrüstung

Kundenhintergrund

Ein mittelgroßer unabhängiger Betreiber im Sultanat Oman verwaltet ein ausgereiftes Onshore-Ölfeld im Ghaba-Salzbecken. Das Feld produziert 28-32° API-Rohöl aus der Barik-Sandsteinformation in Bohrtiefen zwischen 2.400 und 3.100 Metern. Der Druck im Reservoir variiert zwischen 1.800 und 2.600 PSI, wobei die gemessenen H2S-Konzentrationen 1,2–2,8 Vol.-% und der CO2-Gehalt durchschnittlich 3,5 % betragen. Die statische Temperatur am Bohrlochboden erreicht unter Fließbedingungen 98 °C.

Der Betreiber betreibt 47 aktive Produktionsbohrungen, von denen 31 natürlich fließend sind und 16 eine Gasliftunterstützung benötigen. Die tägliche Bruttoproduktion beträgt durchschnittlich 18.500 Barrel Flüssigkeit mit einem durchschnittlichen Wasseranteil von 64 %. Das Feld ist seit 2004 in Betrieb und die ursprüngliche Bohrlochkopfausrüstung näherte sich dem Ende ihrer vorgesehenen Lebensdauer.

Anfängliche Probleme

Bis Anfang 2024 verzeichnete der Betreiber im gesamten Feld eskalierende Ausfälle im Zusammenhang mit Bohrlöchern:

• Undichtigkeit des Absperrschiebersitzes:Bei 12 Bohrlöchern kam es zu internen Leckagen an den Ventilsitzen vorbei, was als vorübergehende Maßnahme eine häufige Injektion von Ventildichtmittel erforderlich machte. Bei zwei Bohrlöchern war die vollständige Auswaschung des Ventilkörpers erreicht.
• Korrosion der Flanschringnut:RTJ-Flanschringnuten an 5 Bohrlöchern zeigten Lochfraßtiefen von mehr als 1,5 mm, was die Druckintegrität während Bohrlocheingriffen beeinträchtigte.
• Beeinträchtigung der Halsdichtung der Schlauchaufhängung:Elastomerdichtungen in 8 Rohraufhängungen waren verhärtet und verloren an Elastizität, was zu einer messbaren Gasmigration in den sekundären Dichtungsbereich an den Gehäusekopfauslässen führte.
• Operative Auswirkungen:Die ungeplanten Ausfallzeiten erreichten im gesamten Bereich 380 Stunden pro Quartal. Die Kosten für Bohrlochinterventionen beliefen sich durchschnittlich auf 42.000 US-Dollar pro Ereignis. Der Betreiber gab jährlich etwa 680.000 US-Dollar für Notfallreparaturen von Bohrlochköpfen, Kampagnen zum Einspritzen von Dichtmittel und Ersatzkomponenten von mehreren Lieferanten aus.
• Fragmentierung der Beschaffung:Die Beschaffung von Ersatzteilen von fünf verschiedenen Lieferanten führte zu einer Komplexität der Lagerbestände und einer inkonsistenten Materialrückverfolgbarkeit im gesamten Feld.

Warum sich der Kunde für diese Lösung entschieden hat

Der Betreiber bewertete Vorschläge von drei API 6A-lizenzierten Herstellern. Die Puyang Zhongshi Group wurde aufgrund der folgenden technischen und kommerziellen Kriterien ausgewählt:

Gekaufte Produkte

Technische Lösung

Materialauswahlprozess:Das Korrosionsingenieurteam des Betreibers stellte erstellte Flüssigkeitsanalysedaten zur Verfügung. Zhongshi empfahl Material der Klasse DD gemäß API 6A – ein niedriglegierter Stahl mit einer Mindeststreckgrenze von 75 K und kontrollierter Härte (max. HRC 22) gemäß NACE MR0175 für den H2S-Einsatz. Alle druckhaltigen Schmiedeteile wurden vor der Bearbeitung einer 100-prozentigen Ultraschallprüfung (UT) gemäß ASTM A388 und einer Magnetpulverprüfung (MPI) gemäß ASTM E709 unterzogen.

Upgrade des Ventildesigns:Eine wesentliche Abweichung von der vorherigen Ausrüstung war die Spezifikation metallisch dichtender Absperrschieber mit Stellite 6-Aufpanzerung auf den Absperr- und Sitzdichtflächen. Der vorherige Lieferant hatte Sitze mit Elastomereinsätzen verwendet, die sich unter kombinierter H2S- und Temperaturwechselbelastung innerhalb von 18 bis 24 Monaten zersetzten. Durch die Metallsitzkonstruktion wurde dieser Fehlermodus vollständig eliminiert.

Korrosionsschutz:Alle freiliegenden Kohlenstoffstahloberflächen erhielten ein dreischichtiges Offshore-Anstrichsystem: eine zinkreiche Epoxid-Grundierung, eine Epoxid-Zwischenschicht mit hoher Schichtdicke und eine Polyurethan-Deckschicht. Die benetzten Innenflächen wurden unbeschichtet gelassen, um das Risiko einer Ablösung der Beschichtung bei saurem Betrieb zu vermeiden.

Qualitätsprüfung:Jede Weihnachtsbaumbaugruppe wurde einem hydrostatischen Körpertest bei 1,5-fachem Nennarbeitsdruck (7.500 PSI) mit einer Haltezeit von 15 Minuten unterzogen, gefolgt von einem Gastest bei Nennarbeitsdruck mit Stickstoff bei 5.000 PSI. Testzertifikate und UT/MPI-Berichte wurden in einem Datenbuch zusammengefasst, das jeder Baugruppe beiliegt.

Verpackung & Export:Jede Baugruppe wurde auf Stahlrahmen mit verschraubten Befestigungspunkten auf Kufen montiert, in VCI-Folie (Volatile Corrosion Inhibitor) eingewickelt und in Sperrholzkisten mit Trockenmittelpackungen eingeschlossen. Alle Flanschflächen erhielten Schutzabdeckungen mit verschraubten Halterungen. Die Lieferung verließ Shanghai per Containerschiff mit einer 24-tägigen Transitfahrt zum Hafen von Sohar, Oman.

Projektergebnisse

Der Produktionsleiter des Betreibers berichtete: „Die Zhongshi-Weihnachtsbäume laufen seit der Inbetriebnahme ohne ein einziges Ventilleck oder Dichtungsproblem. Unser Interventionsteam kann sich jetzt auf die Optimierung des künstlichen Auftriebs statt auf Notreparaturen am Bohrlochkopf konzentrieren.“

Warum dieses Projekt wichtig ist

Einblicke in die Beschaffung:Dieses Projekt zeigt, dass die Materialspezifikation – nicht nur die Druckbewertung – das entscheidende Unterscheidungsmerkmal bei der Auswahl der Bohrlochkopfausrüstung für den sauren Einsatz ist. Der frühere Lieferant des Betreibers erfüllte die mechanischen Anforderungen von API 6A, verwendete jedoch Materialien, die für die korrosive Umgebung ungeeignet waren, was zu chronischen Ausfällen führte.

Auswahltipps für Betreiber:

• Fordern Sie immer eine vollständige Materialklassenzertifizierung gemäß API 6A Anhang F an, bevor Sie eine Bestellung aufgeben
• Bestehen Sie auf UT- und MPI-Berichten für alle druckführenden Schmiedeteile – nicht nur auf Konformitätszertifikaten
• Ziehen Sie Konsignationslagervereinbarungen in Betracht, um die Lagerhaltungskosten zu senken und die Verfügbarkeit von Ersatzteilen sicherzustellen
• Bewerten Sie die Gesamtbetriebskosten einschließlich der Interventionskosten und nicht nur den Stückpreis in der Bestellphase

Für Ingenieure für künstliche Aufzüge:Die Integrität des Bohrlochkopfes wirkt sich direkt auf die Leistung des künstlichen Fördersystems aus. Gasmigration an Rohraufhängungsdichtungen vorbei kann die Gehäusedruckwerte künstlich senken, was zu ungenauen Berechnungen des Gasliftventil-Sollwerts führt. Stabile Bedingungen am Bohrlochkopf sind eine Voraussetzung für eine zuverlässige Optimierung des künstlichen Auftriebs.

Häufig gestellte Fragen

F: Wie bestimmen Sie die richtige API 6A-Materialklasse für den sauren Gebrauch?
A: Die Auswahl der Materialklasse hängt vom H2S-Partialdruck, der Chloridkonzentration, dem pH-Wert und der Temperatur ab. Für H2S-Konzentrationen über 0,05 psi Partialdruck gilt NACE MR0175. Materialien der Klassen DD und EE werden üblicherweise für saure Felder im Nahen Osten spezifiziert. Stellen Sie Ihrem Korrosionsingenieur immer die vollständigen Analysedaten der produzierten Flüssigkeiten zur Verfügung.

F: Was ist die typische Vorlaufzeit für API 6A-Weihnachtsbaummontagen?
A: Die Standardvorlaufzeit beträgt 8–12 Wochen ab Eingang einer genehmigten Bestellung. Bei kundenspezifischen Materialqualitäten oder nicht standardmäßigen Bohrungsgrößen kann es zu einer Verlängerung von 2 bis 4 Wochen kommen. Eine beschleunigte Lieferung kann die Vorlaufzeit für Standardkonfigurationen auf 6 Wochen verkürzen.

F: Können vorhandene Schlauchköpfe beim Aufrüsten von Weihnachtsbäumen wiederverwendet werden?
A: Das hängt vom Zustand der Flanschfläche des Schlauchkopfes, der Ringnut und dem Gewinde der Sicherungsschraube ab. Wir empfehlen eine Maßprüfung und NDT des vorhandenen Schlauchkopfes, bevor er sich für eine Wiederverwendung entscheidet. Wenn die Lochfraßbildung in der Ringnut mehr als 0,8 mm beträgt oder der Gewindeeingriff weniger als 75 % beträgt, wird ein Austausch empfohlen.

F: Welche Tests werden vor dem Versand durchgeführt?
A: Jede Baugruppe wird einem hydrostatischen Körpertest bei 1,5-fachem Nennarbeitsdruck, einem Gastest bei Nennarbeitsdruck und einem Funktionstest aller Absperrschieber (Öffnungs-/Schließzyklen) unterzogen. Prüfberichte, Materialzertifikate und ZfP-Aufzeichnungen werden in einem lieferbaren Datenbuch zusammengestellt.

F: Wie unterscheiden sich Absperrschieber mit Metallsitz im Vergleich zu Ventilen mit Elastomersitz im Sauergasbetrieb?
A: Ventile mit Metallsitz und Stellite-Aufpanzerung bieten im Vergleich zu Elastomerdichtungen eine überlegene Beständigkeit gegen H2S-Versprödung und thermischen Abbau. Während Metallsitze ein höheres Betätigungsdrehmoment erfordern und möglicherweise keine blasenfreie Absperrung ermöglichen, ist ihre Lebensdauer in sauren Umgebungen typischerweise 3–5x länger als bei Elastomer-Alternativen.

F: Welcher Kundendienst ist für entfernte Standorte verfügbar?
A: Technischer Fernsupport ist per Videoanruf innerhalb von 24 Stunden verfügbar. Technische Unterstützung vor Ort kann mit einer Frist von 7–10 Tagen vereinbart werden. Für Betreiber mit Flotten von mehr als 10 Bohrlöchern stehen Ersatzteilprogramme zur Kommissionierung zur Verfügung.

F: Wird die OEM-Austauschbarkeit für bestehende Bohrlochkopfkonfigurationen unterstützt?
A: Ja. Ersatzteile können so hergestellt werden, dass sie den vorhandenen OEM-Flanschabmessungen, Schraubenmustern und Ringnutprofilen entsprechen. Für eine genaue Austauschbarkeitstechnik sind detaillierte Dimensionsdaten der vorhandenen Ausrüstung erforderlich.