Analyse de l'équipement de tête de puits de pétrole et de gaz: fonction et structure de bobine de boîtier, t-shirts et croix

Introduction

L'équipement de tête de puits de pétrole et de gaz est un concentrateur important reliant le système de production de puits de puits et de surface souterrain. Il est responsable de résister à la haute pression, à la température élevée et au liquide corrosif à partir du métro, tout en garantissant un contrôle sûr et des opérations de détournement. Dans l'équipement de puits, la bobine de boîtier, les t-shirts et les croix jouent un rôle clé. Ce ne sont pas seulement les composants de l'équipement de tête de puits, mais aussi le noyau pour assurer la sécurité et l'efficacité des opérations.

1. Fonction et structure de la bobine de boîtier

Fonction de la bobine de boîtier
Bobine est un composant important portant la pression dans le dispositif de tête de puits. Il est généralement installé au bas de la tête de puits, entre le cintre de boîtier (support de boîtier) et le préventeur de l'éruption (BOP), et a les fonctions suivantes:
Portage du poids du boîtier: Pendant le processus de forage, chaque couche de boîtier est soutenue par la bobine de boîtier pour supporter son poids et le poids de l'équipement auxiliaire.
Atteindre la scellage de la pression: il y a plusieurs anneaux de boîtier (anneau de boîtier) à la tête de puits. La bobine de boîtier atteint un scellement indépendant de l'anneau de boîtier à chaque niveau en installant un cintre et un dispositif d'étanchéité pour empêcher le flux croisé de pétrole et de gaz.
Fournir une interface pour les opérations annulaires: La sortie latérale de la bobine de boîtier peut être connectée à une soupape de vidange et à un dispositif de surveillance de la pression, ce qui est pratique pour les opérations de pondération, de drainage ou de surveillance annulaires.
Caractéristiques structurelles
Corps principal: forgé avec de l'acier en alliage à haute résistance (matériau commun AISI 4130), il a une résistance à haute pression et une résistance à l'impact. La pression de travail se situe généralement entre 2 000 psi et 15 000 psi.
Appareil suspendu: le support de boîtier est installé à l'intérieur pour fixer la chaîne de boîtier abaissée.
Système d'étanchéité: les formes d'étanchéité courantes comprennent des joints métalliques, des joints en caoutchouc ou des joints combinés pour assurer les performances d'étanchéité à haute pression de l'anneau.
Sortie latérale: Généralement, deux ou quatre prises latérales sont configurées pour installer des vannes, des manomètres et des dispositifs de drainage. La norme d'interface est généralement conforme à la spécification de connexion de la bride API 6A.

2. Fonction et structure des t-shirts et croix

Présentation de la fonction
Les t-shirts et les croix sont des composants importants des systèmes de tête de puits et de collecteur. Ils sont souvent installés dans des collecteurs d'étranglements, des pipelines de fracturation ou des dispositifs de test. Les fonctions principales incluent:
Diversion du fluide et confluence: guide le fluide produit de la tête de puits dans différentes directions telles que les vannes d'étranglement, les pompes de fracturation, l'équipement de test, etc., ou fusionner plusieurs liquides et les transporter vers des systèmes de traitement ultérieurs.
Surveillance et contrôle de la pression: installez un manomètre ou un capteur à travers le port latéral pour obtenir une surveillance de pression en temps réel et assurer la sécurité opérationnelle.
Connectez plusieurs équipements de fonctionnement: dans des conditions de travail complexes telles que la fracturation, l'acidiisation et la réparation des puits, les t-shirts et les croix peuvent être configurés de manière flexible pour répondre aux besoins des opérations parallèles multi-voies.
Différences entre les t-shirts et les croix
Tees (Tees): Ayez une entrée et deux prises, en forme "T", adaptée à la déviation ou à l'injection de fluides à une seule branche.
Cross (quatre voies): Ayez une entrée et trois prises, sous une forme "croix", adaptée aux conditions de travail parallèles à plusieurs voies, telles que la connexion de la limitation, de la fracturation et des pipelines de pression arrière en même temps.
Caractéristiques structurelles et de conception
Processus de fabrication: L'acier forgé à haute résistance est utilisé, traité à la chaleur pour améliorer la résistance à l'usure et la résistance à l'impact, et la surface est généralement traitée avec un revêtement anti-corrosion.
Méthode de connexion: les méthodes de connexion communes incluent la connexion de la bride API, la connexion enfileuse ou la connexion rapide de la pince, ce qui est pratique pour l'installation rapide et le démontage sur le site.
Conception de la cavité intérieure: Le canal d'écoulement interne est optimisé pour réduire la résistance et l'érosion du débit et augmenter la durée de vie. Pour les conditions de fracturation, la paroi intérieure peut être pulvérisée avec des matériaux résistants à l'usure pour résister à l'érosion du sable.
Niveau de pression: les niveaux de pression communs sont de 5 000 psi, 10 000 psi et 15 000 psi, ce qui peut répondre à différentes exigences de pression de la tête de puits.

3. La synergie des trois dans le système de tête de puits

La bobine de boîtier, les t-shirts et les croix ne fonctionnent pas indépendamment, mais travaillent ensemble dans les opérations de puits:
Le bobine de boîtier fournit un roulement de base et un scellage: il constitue le "squelette" de la structure de la tête de puits, prend en charge l'équipement supérieur et isole différentes pressions annulaires.
Les t-shirts et les croisements allocation et le contrôle de la pression du fluide complet: grâce à leur conception multi-outlet, ils peuvent atteindre le détournement de liquide de puits, la détection de pression et l'accès à l'équipement externe.
Sécurité et flexibilité du système global: cette conception modulaire rend la tête de puits très adaptable pour répondre à différentes exigences opérationnelles telles que le forage, la fracturation, la réparation de puits et les tests.

4. Normes, matériaux et recommandations de sélection

Spécifications standard
API 6A: "l'équipement de tête de puits et les arbres de Noël" est la principale norme internationale de la conception, de la fabrication et des tests de l'équipement de puits.
ISO 10423: un équivalent standard international à l'API 6A, applicable à l'industrie mondiale du pétrole et du gaz.
NACE MR0175: Exigences des matériaux pour les conditions H₂S pour prévenir les fissures de contrainte de sulfure d'hydrogène.
Sélection des matériaux
Conditions normales: AISI 4130 en acier forgé, avec une forte résistance et une bonne ténacité.
Conditions aigres: utilisez l'ARC (alliage résistant à la corrosion) ou en acier inoxydable, comme 410SS, 17-4ph, pour améliorer la résistance à la corrosion.
Conditions de haute pression et à haute température (HPHT): l'alliage d'alliage spécial ou l'alliage à base de nickel est nécessaire pour assurer une stabilité à long terme.
Points de sélection
Sélectionnez le niveau de pression approprié (2 000 psi ~ 15 000 psi) en fonction de la pression de la tête du puits.
Sélectionnez le matériau en fonction des conditions de travail (milieu corrosif, température, abrasivité).
Considérez les normes d'interface et la compatibilité du système de tête de puits (taille de la bride API 6A).

5. Tendances futures

Adaptabilité à haute pression et à haute température: avec le développement d'huile et de gaz non conventionnels, l'équipement de tête de puits doit avoir une capacité de pression de plus de 20 000 psi.
Amélioration de la résistance à la corrosion et à l'usure: utilisez des matériaux avancés et des processus de revêtement pour augmenter la durée de vie de l'équipement.
Développement intelligent: capteurs de surveillance de la pression intégrés pour obtenir la collecte de données en temps réel et la télécommande à la tête de puits, améliorant les niveaux de sécurité et d'automatisation.