تحليل المعدات البئر للزيت والغاز: وظيفة وهيكل غلاف التخزين المؤقت والحملات والصلبان

مقدمة

تعد معدات رأس البئر من النفط والغاز مركزًا مهمًا يربط نظام البئر تحت الأرض ونظام إنتاج السطح. وهي مسؤولة عن تحمل الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية والسائل التآكل من تحت الأرض ، مع ضمان عمليات التحكم الآمنة وتحويلها. في المعدات ذات رأس البئر ، تلعب غلاف التخزين المؤقت ، المحملات والصلبان دورًا رئيسيًا. فهي ليست فقط مكونات المعدات ذات رأس البئر ، ولكن أيضًا الأساسية لضمان سلامة العمليات وكفاءتها.

1. وظيفة وهيكل التخزين المؤقت

وظيفة التخزين المؤقت
غلاف التخزين المؤقت هو مكون مهم للضغط في جهاز رأس البئر. عادة ما يتم تثبيته في الجزء السفلي من رأس البئر ، بين شماعات الغلاف (شماعات الغلاف) وممنعة الانفجار (BOP) ، ولها الوظائف التالية:
حمل وزن الغلاف: أثناء عملية الحفر ، يتم دعم كل طبقة من الغلاف بواسطة بكرة غلاف لتحمل وزنها ووزن المعدات الإضافية.
تحقيق ختم الضغط: هناك عدة أنلي غلاف (غلاف) على رأس البئر. يحقق التخزين المؤقت للغلاف ختمًا مستقلًا من annuli الغلاف في كل مستوى عن طريق تثبيت شماعات وجهاز ختم لمنع تدفق الزيت والغاز.
توفير واجهة للعمليات الحلقية: يمكن توصيل المنفذ الجانبي لمختزلة الغلاف بصمام التصريف وجهاز مراقبة الضغط ، وهو مريح لعمليات الترجيح أو الصرف الصحي أو المراقبة.
الميزات الهيكلية
الجسم الرئيسي: مزور مع الصلب عالي القوة (المادة الشائعة AISI 4130) ، لديها مقاومة للضغط العالي ومقاومة التأثير. يتراوح ضغط العمل عادة ما بين 2000 رطل و 15000 رطل.
جهاز تعليق: يتم تثبيت شماعات الغلاف من الداخل لإصلاح سلسلة الغلاف المنخفض.
نظام الختم: تشمل أشكال الختم الشائعة أختام معدنية أو أختام مطاطية أو أختام مدمجة لضمان أداء الختم عالي الضغط من الحلقة.
منفذ جانبي: يتم تكوين منفذ جانبيين أو أربعة منافذ جانبية لتثبيت الصمامات ، ومقاييس الضغط ، وأجهزة الصرف. عادة ما يتوافق معيار الواجهة مع مواصفات اتصال شفة API 6A.

2. وظيفة وهيكل المحملات والصلبان

نظرة عامة على الوظيفة
المحملات والصلبان هي مكونات مهمة للأنظمة البئر والأنظمة المتعددة. غالبًا ما يتم تثبيتها في مشعب الاختناق ، أو تكسير خطوط الأنابيب أو أجهزة الاختبار. وتشمل الوظائف الرئيسية:
تحويل السوائل والتقاء: توجيه سائل رأس البئر إلى اتجاهات مختلفة مثل صمامات الاختناق ، ومضخات التكسير ، أو معدات الاختبار ، وما إلى ذلك ، أو دمج سوائل متعددة ونقلها إلى أنظمة المعالجة اللاحقة.
مراقبة الضغط والتحكم: قم بتركيب مقياس ضغط أو مستشعر عبر المنفذ الجانبي لتحقيق مراقبة الضغط في الوقت الفعلي وضمان السلامة التشغيلية.
قم بتوصيل معدات تشغيل متعددة: في ظل ظروف عمل معقدة مثل التكسير ، والحمض ، وإصلاح الآبار ، يمكن تكوين المحملات والصلبان بمرونة لتلبية احتياجات العمليات المتوازية متعددة الاتجاهات.
الاختلافات بين المحملات والصلبان
المحملات (المحملات): امتلك مدخل واحد ومنافذان ، في شكل "T" ، مناسب لتحويل أو حقن سائل الفرع الفردي.
Crosses (رباعي الاتجاه): احصل على مدخل واحد وثلاثة منافذ ، في شكل "متقاطع" ، مناسب لظروف عمل متوازية متعددة الاتجاهات ، مثل توصيل خطوط أنابيب الاختناق والتكسير والضغط الخلفي في نفس الوقت.
الميزات الهيكلية والتصميم
عملية التصنيع: يتم استخدام فولاذ مزور عالي القوة ، معالجة بالحرارة لتحسين مقاومة التآكل ومقاومة التأثير ، وعادة ما يتم التعامل مع السطح بطبقة مضادة للتآكل.
طريقة الاتصال: تشمل طرق الاتصال الشائعة اتصال شفة API ، اتصال ملولب أو اتصال سريع المشبك ، وهو مريح للتثبيت السريع والتفكيك في الموقع.
تصميم التجويف الداخلي: تم تحسين قناة التدفق الداخلي لتقليل مقاومة التدفق والتآكل وزيادة عمر الخدمة. لظروف التكسير ، يمكن رش الجدار الداخلي بمواد مقاومة للارتداء لمقاومة تآكل الرمال.
مستوى الضغط: مستويات الضغط المشتركة هي 5000 PSI و 10000 PSI و 15000 PSI ، والتي يمكن أن تلبي متطلبات ضغط البئر المختلفة.

3. تآزر الثلاثة في نظام رأس البئر

غلاف التخزين المؤقت ، المحملات والصلبان لا تعمل بشكل مستقل ، ولكن العمل معًا في عمليات رأس البئر:
يوفر غلاف التخزين المؤلف والختم الأساسي: فهو يشكل "الهيكل العظمي" للهيكل البئر ، ويدعم المعدات العليا ويعزل ضغوط حلقي مختلفة.
المحملات والصلبان الكاملة لتخصيص السوائل والتحكم في الضغط: من خلال تصميمها متعدد البلاط ، يمكنهم تحقيق تحويل السوائل ذات رأس البئر ، والكشف عن الضغط والوصول إلى المعدات الخارجية.
سلامة ومرونة النظام العام: هذا التصميم المعياري يجعل رأس البئر قابلاً للتكيف بدرجة كبيرة لتلبية متطلبات التشغيل المختلفة مثل الحفر والتكسير وإصلاح الآبار والاختبار.

4. المعايير والمواد وتوصيات الاختيار

المواصفات القياسية
API 6A: "معدات Wellhead وأشجار عيد الميلاد" هي المعيار الدولي الرئيسي لتصميم وتصنيع واختبار المعدات ذات رأس البئر.
ISO 10423: معيار دولي يعادل API 6A ، ينطبق على صناعة النفط والغاز العالمية.
NACE MR0175: متطلبات المواد لظروف H₂s لمنع تكسير الإجهاد كبريتيد الهيدروجين.
اختيار المواد
الظروف العادية: AISI 4130 مزورة من الصلب ، مع قوة عالية ومتانة جيدة.
الظروف الحامضة: استخدم CRA (سبيكة مقاومة للتآكل) أو الفولاذ المقاوم للصدأ ، مثل 410SS ، 17-4PH ، لتحسين مقاومة التآكل.
الظروف العالية للضغط ودرجة الحرارة العالية (HPHT): مطلوب سبيكة سبيكة أو سبيكة قائمة على النيكل لضمان الاستقرار على المدى الطويل.
نقاط الاختيار
حدد مستوى الضغط المناسب (2000 PSI ~ 15000 psi) وفقًا لضغط رأس البئر.
حدد المادة وفقًا لظروف العمل (الوسائط المسببة للتآكل ، ودرجة الحرارة ، والخروج).
النظر في معايير الواجهة وتوافق نظام رأس البئر (حجم شفة API 6A).

5. الاتجاهات المستقبلية

الضغط العالي والقدرة على التكيف عالي الحرارة: مع تطور النفط والغاز غير التقليدي ، يجب أن يكون لدى المعدات ذات رأس البئر قدرة حاملة للضغط تزيد عن 20،000 رطل.
تحسين التآكل وارتداء المقاومة: استخدم المواد المتقدمة وعمليات الطلاء لزيادة عمر المعدات.
التطوير الذكي: أجهزة استشعار متكاملة لمراقبة الضغط لتحقيق جمع البيانات في الوقت الفعلي والتحكم عن بعد على رأس البئر ، وتحسين مستويات السلامة والأتمتة.