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Introduzione
Le attrezzature per la testa di petrolio e gas sono un hub importante che collega il sistema di produzione di pozzi e superficie sotterranei. È responsabile di resistere ad alta pressione, ad alta temperatura e liquido corrosivo dalla metropolitana, garantendo al contempo il controllo sicuro e le operazioni di diversione. Nelle attrezzature per pozzi, bobine, magliette e croci svolgono un ruolo chiave. Non sono solo i componenti delle apparecchiature Wellhead, ma anche il nucleo per garantire la sicurezza e l'efficienza delle operazioni.
1. Funzione e struttura della bobina
Funzione della bobina
Bobina involuta è un importante componente portante nel dispositivo Wellhead. Di solito è installato nella parte inferiore della testa del pozzo, tra il gancio di involucro (gancio di involucro) e il prevenzione di Blowout (BOP) e ha le seguenti funzioni:
Trasportando il peso dell'involucro: durante il processo di perforazione, ogni strato di involucro è supportato dalla bobina per sopportare il peso e il peso dell'attrezzatura ausiliaria.
Raggiungere la sigillatura della pressione: ci sono più annuli di involucro (anello di involucro) nella testa del pozzo. La bobina di involucro raggiunge la sigillatura indipendente degli annuli di involucro ad ogni livello installando un gancio e un dispositivo di tenuta per prevenire il flusso incrociato di petrolio e gas.
Fornire un'interfaccia per le operazioni anulari: l'uscita laterale della bobina di involucro può essere collegata a una valvola di scarico e un dispositivo di monitoraggio della pressione, che è conveniente per le operazioni di ponderazione, drenaggio o monitoraggio anulari.
Caratteristiche strutturali
Corpo principale: forgiato con acciaio in lega ad alta resistenza (materiale comune AISI 4130), ha una resistenza ad alta pressione e resistenza all'impatto. La pressione di lavoro è generalmente tra 2.000 psi e 15.000 psi.
Dispositivo sospeso: il gancio di involucro è installato all'interno per correggere la stringa di involucro abbassato.
Sistema di tenuta: le forme di tenuta comuni includono guarnizioni in metallo, guarnizioni in gomma o guarnizioni combinate per garantire le prestazioni di tenuta ad alta pressione dell'annulus.
Outlet laterale: in generale, sono configurate due o quattro prese laterali per l'installazione di valvole, indicatori di pressione e dispositivi di drenaggio. Lo standard di interfaccia di solito è conforme alla specifica della connessione della flangia API 6A.
2. Funzione e struttura di magliette e croci
Panoramica della funzione
Le magliette e le croci sono componenti importanti dei sistemi di Wellhead e molteplici. Sono spesso installati in collettori di strozzatura, condutture di frattura o dispositivi di prova. Le funzioni principali includono:
Diversione e confluenza dei fluidi: guidare il fluido prodotto in direzioni diverse come valvole di strozzatura, pompe di frattura, attrezzature di prova, ecc. O unire più fluidi e trasportarli in successivi sistemi di elaborazione.
Monitoraggio e controllo della pressione: installare un manometro o un sensore di pressione attraverso la porta laterale per ottenere il monitoraggio della pressione in tempo reale e garantire la sicurezza operativa.
Collegare più apparecchiature operative: in condizioni di lavoro complesse come frattura, acidizzazione e riparazione, magliette e croci possono essere configurati in modo flessibile per soddisfare le esigenze delle operazioni parallele a più vie.
Differenze tra magliette e croci
TEES (TEES): avere un ingresso e due punti vendita, a forma di "T", adatto per la diversione o l'iniezione di fluidi a ranch singolo.
Croci (a quattro vie): avere un ingresso e tre prese, a forma di "croce", adatte a condizioni di lavoro parallele a più vie, come il collegamento di tubazioni di thottling, frattura e back pressione contemporaneamente.
Caratteristiche strutturali e di design
Processo di produzione: viene utilizzato acciaio forgiato ad alta resistenza, trattato termicamente per migliorare la resistenza all'usura e la resistenza all'impatto e la superficie viene generalmente trattata con rivestimento anticorrosivo.
Metodo di connessione: i metodi di connessione comuni includono la connessione della flangia API, la connessione filettata o la connessione a pinza rapida, che è conveniente per l'installazione rapida e lo smontaggio sul sito.
Progettazione della cavità interna: il canale di flusso interno è ottimizzato per ridurre la resistenza al flusso e l'erosione e aumentare la durata di servizio. Per le condizioni di frattura, la parete interna può essere spruzzata con materiali resistenti all'usura per resistere all'erosione della sabbia.
Livello di pressione: i livelli di pressione comuni sono 5.000 psi, 10.000 psi e 15.000 psi, il che può soddisfare diversi requisiti di pressione della testa di pozzo.
3. La sinergia dei tre nel sistema Wellhead
Bobina, magliette e croci involucri non funzionano in modo indipendente, ma lavorano insieme nelle operazioni di Wellhead:
La bobina di involucro fornisce cuscinetti e sigillazioni di base: costituisce lo "scheletro" della struttura della testa del pozzo, supporta l'attrezzatura superiore e isola diverse pressioni anulari.
TEES e CRUSS Allocazione dei fluidi e controllo della pressione: attraverso il loro design multi-outlet, possono ottenere la diversione del fluido con la testa, il rilevamento della pressione e l'accesso alle apparecchiature esterne.
Sicurezza e flessibilità del sistema complessivo: questo design modulare rende il Wellhead altamente adattabile per soddisfare diversi requisiti operativi come perforazione, frattura, riparazione e test.
4. Standard, materiali e raccomandazioni di selezione
Specifiche standard
API 6A: "Wellhead Equipment and Christmas Trees" è il principale standard internazionale per la progettazione, la produzione e il test delle attrezzature Wellhead.
ISO 10423: uno standard internazionale equivalente all'API 6A, applicabile all'industria globale di petrolio e gas.
NACE MR0175: Requisiti del materiale per le condizioni di H₂S per prevenire il cracking dello stress da idrogeno.
Selezione del materiale
Condizioni normali: acciaio forgiato AISI 4130, con alta resistenza e buona tenacità.
Condizioni acide: utilizzare CRA (lega resistente alla corrosione) o acciaio inossidabile, come 410SS, 17-4ph, per migliorare la resistenza alla corrosione.
Condizioni ad alta pressione e ad alta temperatura (HPHT): in acciaio in lega speciale o lega a base di nichel per garantire stabilità a lungo termine.
Punti di selezione
Selezionare il livello di pressione appropriato (2.000 psi ~ 15.000 psi) in base alla pressione della testa del pozzo.
Seleziona il materiale in base alle condizioni di lavoro (media corrosiva, temperatura, abrasività).
Prendi in considerazione gli standard di interfaccia e la compatibilità del sistema Wellhead (dimensione della flangia API 6A).
5. Tendenze future
Adattabilità ad alta pressione e ad alta temperatura: con lo sviluppo di petrolio e gas non convenzionali, le attrezzature per la testa del pozzo devono avere una capacità di portamento della pressione di oltre 20.000 psi.
Resistenza alla corrosione e all'usura migliorata: utilizzare materiali avanzati e processi di rivestimento per aumentare la durata delle attrezzature.
Sviluppo intelligente: sensori di monitoraggio della pressione integrati per ottenere la raccolta dei dati in tempo reale e il controllo remoto presso il Wellhead, migliorando i livelli di sicurezza e automazione. $