Разуменне паказчыкаў звышвысокага ціску ў гідраўліцы нафтапрадуктаў

Перш чым паглыбляцца ў канкрэтныя паказчыкі ціску, важна зразумець, што азначае «звышвысокі ціск» у кантэксце абслугоўвання нафтапрадуктаў і чаму выбар паказчыка ціску — гэта рашэнне, якое мае значныя наступствы для бяспекі, эксплуатацыі і фінансаў.

Звычайныя прамысловыя гідраўлічныя сістэмы звычайна працуюць пры ціску да 35 МПа (5000 фунтаў на квадратны дюйм). Абсталяванне для абслугоўвання свідравін высокага ціску можа працаваць у дыяпазоне 70–105 МПа (10 000–15 000 фунтаў на квадратны дюйм). Звышвысокі ціск, як гэта вызначаецца ў кантэксце нафтавых радовішчаў, пачынаецца прыблізна са 140 МПа (20 000 фунтаў на квадратны дюйм) і распаўсюджваецца далёка за яго межы — да сістэм з разлікам на 250 МПа (36 000 фунтаў на квадратны дюйм) і вышэй. Пры гэтых узроўнях ціску неабходныя матэрыялазнаўства, якасць вырабу кампанентаў і дысцыпліна праектавання сістэмы катэгарычна адрозніваюцца ад стандартнай гідраўлічнай практыкі.

Таму штоПаколькі энергія, якая назапашваецца ў гідраўлічнай сістэме, змяняецца прапарцыйна квадрату працоўнага ціску, сістэма з ціскам 250 МПа назапашвае прыкладна ў тры разы больш энергіі на адзінку аб'ёму, чым сістэма з ціскам 140 МПа пры той жа хуткасці патоку. Менавіта гэтая назапашаная энергія дазваляе абсталяванню звышвысокага ціску выконваць складаныя задачы па бурэнні свідравін, але яна ж робіць памылкі ў намінальным ціску катастрафічна небяспечнымі. Труба, фітынг або ўшчыльненне, разлічанае на 140 МПа, якія выпадкова падвяргаюцца ўздзеянню ціску 200 МПа, моцна разарвуцца, што ўявіць сур'ёзную небяспеку для персаналу і абсталявання.

Намінальны ціск 1: 140 МПа (20 000 фунтаў на квадратны дюйм) — пачатковы стандарт UHP

Тыповыя сферы прымянення помпаў 140 МПа

Помпы з разлікам на ціск 140 МПа (20 000 фунтаў на квадратны дюйм) з'яўляюцца парогам уваходу для сапраўднага звышвысокага ціску ў нафтавай прамысловасці. Звычайна яны прызначаны для:

• Прывад свідравіны і клапана "калядная ёлка"— Для надзейнага аварыйнага адключэння ў многіх канструкцыях свідравінных клапанаў патрабуецца гідраўлічны ціск у дыяпазоне 70–140 МПа. Помпа з намінальным ціскам 140 МПа забяспечвае дастатковы запас перавышэння гэтых патрабаванняў.
• Выпрабаванне ціску на каротавых змазках— Перэд кожным укараненнем лубрыкатары на тросе павінны праходзіць выпрабаванні пад ціскам да задакументаваных значэнняў (звычайна ў 1,5 раза большы за максімальны чаканы ціск у свідравіне). Для гэтай мэты ў свідравінах з умераным ціскам звычайна выкарыстоўваюцца помпы на 140 МПа.
• Папярэдняя прамыўка паверхні— На некаторых этапах папярэдняй прамыўкі кіслотнай апрацоўкі і стымуляцыі матрычнай фазы, асабліва ў нізкапранікальных пластах, патрабуецца ціск прыблізна да 120 МПа. Помпа з наміналам 140 МПа забяспечвае неабходны запас працоўнага часу.
• Гідраўлічныя інструменты для ўстаноўкі (сярэдняга класа)— Інструменты для ўстаноўкі пакераў, маставых заглушак і свідравінных калібраў у свідравінах неглыбокай і сярэдняй глыбіні часта разлічаны на ціск спрацоўвання 140 МПа.
• Праверка папярэдняй зарадкі акумулятара BOP— Падводныя і наземныя акумулятарныя балоны для пераўтваральнікаў ПП павінны перыядычна правярацца на цэласнасць папярэдняга ціску з дапамогай гідраўлічных выпрабавальных помпаў.

Тэхнічныя характарыстыкі помпаў 140 МПа

Гідраўлічныя помпы, разлічаныя на ціск 140 МПа, звычайна маюць аксіяльна-поршневую або радыяльна-поршневую канструкцыю з выкарыстаннем высокалегаванай сталі і поршняў з паверхневай апрацоўкай (напрыклад, загартоўкай або азотаваннем) для супрацьстаяння эрозіі і стомленасці пры працы пад высокім ціскам. Тэхналогія ўшчыльнення пры гэтым узроўні ціску звычайна ўключае ўшчыльненні Parker, Seal罎 або эквівалентныя вытворцы з ПТФЭ або кампазітныя ўшчыльняльнікі, разлічаныя на бесперапынную працу 140 МПа. Vicks Hydraulic'sпоўны асартымент прадукцыі для помпаўахоплівае ўсе распаўсюджаныя паказчыкі ціску для абслугоўвання нафтапрадуктаў.

Таму што140 МПа знаходзіцца ў межах дыяпазону магчымасцей дакладна апрацаваных кампанентаў з выкарыстаннем усталяваных вытворчых працэсаў, помпы гэтага класа, як правіла, больш камерцыйна даступныя, маюць карацейшыя тэрміны пастаўкі і падтрымліваюцца больш шырокай сеткай сэрвісных цэнтраў, чым больш высокаацэненыя альтэрнатывы. Глабальная сетка паставак гідраўлічных кампанентаў на 140 МПа — фітынгаў, шлангаў, адаптараў і ўшчыльненняў — з'яўляецца развітай і добра ўкамплектаванай.

Калі выбіраць 140 МПа

Выбірайце помпа звышвысокага ціску 140 МПа, калі максімальны чаканы ціск у свідравіне (MEWP) не перавышае прыблізна 95 МПа, а намінальны ціск вашага свідравога інструмента застаецца ў гэтым дыяпазоне. Намінальны ціск 140 МПа забяспечвае каэфіцыент бяспекі 1,4–1,5× у параўнанні з тыповым максімальным рабочым ціскам, што адпавядае патрабаванням да запасу бяспекі працэдур кіравання свідравінамі большасці аперацыйных кампаній. Калі ваша дзейнасць уключае патрабаванні HSE, якія рэгулююццаСтандарты APIМінімальнай спецыфікацыяй для правядзення работ па ўмяшанні ў свідравіны звышвысокага ціску з'яўляецца помпа на 140 МПа.

Клас ціску 2: 175 МПа (25 400 фунтаў на квадратны дюйм) — рабочая машына сярэдняга ўзроўню для свідравін высокага ціску

Тыповыя сферы прымянення помпаў 175 МПа

Помпы з ціскам 175 МПа (25 400 фунтаў на квадратны дюйм) займаюць сярэдняе ўзроўне звышвысокага ціску ў нафтавай прамысловасці і з'яўляюцца найбольш універсальнымі для сучасных паркаў абсталявання для ўмяшання ў свідравіны. Яны звычайна выкарыстоўваюцца для:

• Гідраўлічны разрыў пласта (гідраўлічны разрыў пласта пад высокім ціскам)— У нетрадыцыйных радовішчах сланцавага газу і нафты нізкаглебагатай нафты ціск гідраўлічнага разрыву пласта часта дасягае 70–140 МПа на паверхні, а ціск на забое перавышае 140 МПа. Помпа з намінальным ціскам 175 МПа забяспечвае запас, неабходны для дасягнення мэтавага ціску гідраўлічнага разрыву пласта ў нетрадыцыйных свідравінах сярэдняй глыбіні (звычайна 3000–5500 метраў па сушы).
• Аперацыі па падключэнні і пакіданні (P&A)— Тампонаванне і ліквідацыя свідравін патрабуе ўстаноўкі цэментных коркаў і механічных бар'ераў на пэўнай глыбіні свідравіны. Некаторыя інструменты для ўмяшання ў тэхніку і эксплуатацыю, у тым ліку інструменты для ўстаноўкі механічных коркаў і сістэмы адхіляльнікаў, патрабуюць ціску прывядзення ў дзеянне да 160 МПа, таму 175 МПа з'яўляецца адпаведным паказчыкам помпы.
• Ачыстка свідравіны з дапамогай гідраўлічных труб— Выдаленне акаліны, пяску і смецця са свідравін з дапамогай струменевых інструментаў высокага ціску патрабуе намінальнага ціску помпы, які можа пераадолець ціск у свідравіне на глыбіні, забяспечваючы пры гэтым дастатковую сілу струменевай апрацоўкі для эфектыўнай ачысткі. 175 МПа — гэта агульная спецыфікацыя для ачышчальных помпавых агрегатаў для штампа CT.
• Наддуў падводнай гідраўлічнай сілавой устаноўкі (ГСА)— Падводныя сістэмы ПП і дрэў працуюць ад паверхневай гідраўлічнай вадкасці ГПУ, якая падаецца па шлангоправодах. Страты на трэнне ў доўгіх шлангоправодах могуць знізіць эфектыўны ціск на падводным інструменце. Помпа з наміналам 175 МПа можа кампенсаваць гэтыя страты, падтрымліваючы пры гэтым адэкватны ціск прывада інструмента на глыбіні прыблізна да 3000 метраў.
• Вызваленне цэментнай коркі пад высокім ціскам— Пры цэментавых аперацыях у свідравінах з высокімі градыентамі трэшчыны патрабуецца дакладнае рэгуляванне ціску, каб пазбегнуць страты цыркуляцыі. Для прывядзення ў дзеянне цэментацыйнай галоўкі ў складаных пластах прызначаны помпы з ціскам 175 МПа.

Тэхнічныя характарыстыкі помпаў 175 МПа

Помпы, якія працуюць пры ціску 175 МПа, патрабуюць значна больш складанай канструкцыі кампанентаў, чым помпы, якія працуюць пры ціску 140 МПа. Пры такім узроўні ціску стандартных фітынгаў і кампанентаў API больш не дастаткова — сістэма павінна выкарыстоўваць запатэнтаваныя злучэнні звышвысокага ціску (напрыклад, конусна-разьбовыя ад Autoclave Engineers або эквівалентныя), вырабленыя на заказ трубы высокага ціску са строгай дакументацыяй неразбуральнага кантролю (НК) і спецыялізаваныя тэхналогіі ўшчыльнення.

Таму штоДля працы пры ціску 175 МПа патрэбныя больш жорсткія вытворчыя дапушчэнні і больш экзатычныя матэрыялы (суперсплавы, дысперсійна-загартаваныя нержавеючыя сталі), прычым прэмія за кошт абсталявання пры ціску 140 МПа звычайна складае 40–60%. Аднак больш шырокі дыяпазон ціску робіць помпы на 175 МПа прыдатнымі для больш шырокага дыяпазону ўмоў свідравін, што часта апраўдвае інвестыцыі для сэрвісных кампаній, якія працуюць з разнастайнымі партфелямі актываў.

Калі выбіраць 175 МПа

Выбірайце помпа звышвысокага ціску 175 МПа, калі ваша дзейнасць ахоплівае свідравіны з забойным ціскам у дыяпазоне 110–150 МПа; калі ваш парк абслугоўваючага абсталявання павінен быць здольны апрацоўваць як традыцыйныя, так і нетрадыцыйныя тыпы свідравін без мадэрнізацыі абсталявання; або калі ваш інвентар свідравіннага інструмента ўключае інструменты для ўмяшання ў свідравіны з наміналам да 160 МПа. Помпа з наміналам 175 МПа шырока прызнана ў галіны як рабочая машына для ўмяшання ў свідравіны і стымуляцыі свідравін і карыстаецца моцнай падтрымкай вытворцаў, даступнасцю запчастак і інфраструктурай тэхнічнага абслугоўвання трэціх асоб па ўсім свеце.

Клас ціску 3: 250 МПа (36 000 фунтаў на квадратны дюйм) — Спецыяліст па экстрэмальным ціску

Тыповыя сферы прымянення помпаў 250 МПа

Помпы з намінальным ціскам 250 МПа (36 000 фунтаў на квадратны дюйм) — гэта спецыялізаваныя прылады, якія выкарыстоўваюцца для самых складаных умоў працы свідравін — глыбакаводных, звышглыбакаводных і геалагічна складаных пласцін, дзе звычайнае абсталяванне звышвысокага ціску не можа дасягнуць ціску, неабходнага для эфектыўнага ўмяшання ў свідравіну або стымуляцыі пласта. Асноўныя сферы прымянення ўключаюць:

• Звышглыбакаводны гідраўлічны разрыў пласта— Глыбакаводныя і звышглыбакаводныя свідравіны з глыбінёй забою больш за 5500 метраў патрабуюць надзвычай высокага ціску апрацоўкі паверхні, каб пераадолець сумарны ўплыў гідрастатычнага ціску ў свідравіне, страт на трэнне ў трубах і градыенту разрыву пласта на глыбіні. Для дасягнення ціску апрацоўкі забойнай свідравіны 180–230 МПа, неабходнага ў гэтых пласцінах, патрабуюцца помпы магутнасцю 250 МПа.
• Інтэрвенцыі ў свідравінах высокага ціску і высокай тэмпературы (HPHT)— Свідравіны з ціскам у пласты, які перавышае 140 МПа, і тэмпературай вышэй за 150°C ствараюць надзвычайныя праблемы як для абсталявання, так і для персаналу. Абсталяванне з разлікам на 250 МПа са спецыялізаванымі высокатэмпературнымі ўшчыльняльнікамі і металургіяй з'яўляецца найлепшым выбарам для правядзення работ па ўмяшанні ў свідравіны ў такіх умовах.
• Падводнае шлангавае гідраўлічнае павышэнне— Пры глыбакаводных падводных аперацыях гідраўлічны ціск, які падаецца з паверхні праз доўгія шлангокабелі, пакутуе ад значных страт на трэнне. Павышальныя помпы з наміналам 250 МПа на падводнай размеркавальнай раме кампенсуюць гэтыя страты і падтрымліваюць адэкватны гідраўлічны ціск на прыладзе.
• Пашыраныя сістэмы перфарацыі— У некаторых сістэмах глыбокага перфаравання выкарыстоўваюцца гідраўлічныя носьбіты, якія патрабуюць звышвысокага ціску для надзейнай працы. Помпы з наміналам 250 МПа забяспечваюць гарантаваны ціск для гэтых спецыялізаваных інструментаў.
• Праверка цэласнасці свідравін для эксплуатацыйных свідравін з кіслым утрыманнем— Свідравіны з кіслым газам (з утрыманнем H₂S) патрабуюць перыядычных выпрабаванняў на цэласнасць пад ціскам, які пацвярджае механічную цэласнасць вусця свідравіны, канструкцыі і завяршэння свідравіны. Выпрабавальныя помпы на 250 МПа правяраюць абалонку, якая ўтрымлівае ціск, у самых складаных умовах эксплуатацыі з кіслым газам.

Тэхнічныя характарыстыкі помпаў 250 МПа

Гідраўлічны помпа з намінальным ціскам 250 МПа — гэта інжынернае дасягненне, якое патрабуе абсалютна найвышэйшых стандартаў канструкцыі кампанентаў, выбару матэрыялаў, дакладнасці вырабу і кантролю якасці. Пры 250 МПа кольцавае напружанне ў трубаправодзе высокага ціску з унутраным дыяметрам 10 мм дасягае прыблізна 625 МПа, што патрабуе выкарыстання труб з супердуплекснай нержавеючай сталі, сплаву Inconel 625 або тытанавага сплаву з пратаколамі выпрабаванняў на пракат і 100% неразбуральным кантролем кожнага зварнога шва.

Кампаненты помпы, якія працуюць з вадкасцю, — цыліндры, клапаны, сядлы і поршні — звычайна вырабляюцца з каваных загатоўак з суперсплаваў і падвяргаюцца шырокай тэрмічнай апрацоўцы, павярхоўнаму загартоўванню і чыставому шліфаванню для дасягнення дапушчальных значэнняў на ўзроўні мікронаў, неабходных для надзейнага ўшчыльнення пры такім ціску.Таму штоЛюбы мікраскапічны дэфект у зоне высокага напружання можа распаўсюджвацца пры цыклічнай нагрузцы, абсталяванне з ціскам 250 МПа падлягае больш строгім пратаколам праверак і выпрабаванняў, чым любое іншае гідраўлічнае абсталяванне, у тым ліку гідрастатычным выпрабаванням да намінальнага ціску 1,25× і выпрабаванням на акустычную эмісію крытычных зварных швоў.

Калі выбіраць 250 МПа

Выбірайце помпа звышвысокага ціску 250 МПа толькі тады, калі гэтага патрабуюць тэхнічныя патрабаванні свідравіны або інструмента для ўмяшання, у прыватнасці, калі чакаецца, што ціск на забое перавысіць 175 МПа, або калі падводныя гідраўлічныя сістэмы патрабуюць ціску наддуву вышэй за 200 МПа для пераадолення страт на трэнне ў шпульцы на глыбіні вады больш за 2500 метраў. Эксплуатацыйныя і фінансавыя выдаткі на абсталяванне з ціскам 250 МПа — больш высокі кошт набыцця, спецыялізаваныя патрабаванні да тэхнічнага абслугоўвання, больш абмежаваныя працэдуры апрацоўкі і абмежаваная глабальная даступнасць запчастак і сэрвіснай падтрымкі — азначаюць, што яго ніколі не варта выбіраць як універсальны варыянт з «перавышэннем спецыфікацыі». Прэмія за магчымасць выкарыстання 250 МПа звыш 175 МПа звычайна складае 80–120%, а агульны кошт валодання, уключаючы спецыялізаваных тэхнікаў і патрабаванні да неразбуральнага кантролю, можа быць яшчэ вышэй прапарцыйна.

Параўнанне паказчыкаў ціску побач

Як вызначыць правільны намінальны ціск для эксплуатацыі нафтавых радовішчаў

Крок 1 — Вызначэнне максімальнага чаканага ціску ў свідравіне (MEWP)

Адпраўной кропкай для любога выбару ціску помпы звышвысокага ціску (UHP) з'яўляецца строгае вызначэнне максімальна чаканага ціску ў свідравіне на ўсіх этапах планаванай аперацыі. Пры гэтым неабходна ўлічваць ціск у пластыку на мэтавай глыбіні, гідрастатычны ціск слупа вадкасці, ціск, неабходны для пачатку разрыву пласта або выканання ўмяшання, а таксама любыя скокі ціску, якія могуць узнікнуць падчас дынамічных аперацый, такіх як свабінг, помпаж або прывядзенне ў дзеянне інструмента пад ціскам. MEWP павінен быць разлічаны або ацэнены для кожнай канкрэтнай свідравіны — агульныя эмпірычныя правілы непрымальныя на ўзроўнях эксплуатацыі UHP.

Крок 2 — Ужыванне неабходнага каэфіцыента бяспекі

Большасць буйных стандартаў кіравання свідравінамі нафтавых кампаній патрабуюць мінімальнага каэфіцыента бяспекі 1,25× паміж намінальным ціскам помпы і максімальным запланаваным рабочым ціскам. Акрамя таго, многія эксплуатацыйныя працэдуры патрабуюць, каб помпа быў здольны падаваць мінімальны працоўны ціск (MEWP) з хуткасцю патоку, якая адпавядае эксплуатацыйным патрабаванням, а не толькі пры нулявым патоку. Заўсёды правярайце, ці крывая ціск-паток помпы пры запланаванай хуткасці патоку ўсё яшчэ забяспечвае дастатковы запас вышэй за MEWP.

Крок 3 — Падбор у адпаведнасці з вашым інвентаром свідравіннага інструмента

Перад тым, як выбраць помпу, праверце наяўнасць свідравіннага інструмента і вызначце інструмент з найвышэйшым ціскам у вашым эксплуатацыйным камплекце. Помпа павінна быць здольная прыводзіць у дзеянне гэты інструмент пры максімальным чаканым ціску ў свідравіне, пры якім ён будзе выкарыстоўвацца, а не толькі пры атмасферных умовах свідравіны.Таму штоПатрабаваны эфектыўны ціск спрацоўвання інструмента павялічваецца з ціскам у свідравіне (інструмент павінен пераадолець ціск у свідравіне, каб зрушыцца), магутнасць помпы павінна перавышаць суму ціску ў свідравіне і перападу ціску спрацоўвання інструмента.

Крок 4 — Разгледзьце аб'ём паслуг і партфель актываў

Калі ваша кампанія па абслугоўванні нафтапрадуктаў працуе з партфелем свідравін з рознымі профілямі ціску, пры выбары спецыфікацыі помпы неабходна ўлічваць шырыню гэтага партфеля. Кампанія, якая працуе выключна з неглыбокімі звычайнымі свідравінамі, можа ніколі не запатрабаваць магутнасць 250 МПа. Аднак кампанія, якая перыядычна атрымлівае кантракты на глыбакаводныя або высокатрывалыя свідравіны, можа выявіць, што гнуткасць парку свідравін на 175 МПа — з перыядычнай арэндай або спецыялізаванай падтрымкай для сітуацый з 250 МПа — забяспечвае лепшую аддачу ад інвестыцый, чым купля помпы на 250 МПа, якая большую частку часу працуе значна ніжэй за сваю намінальную магутнасць.

Часта задаваныя пытанні (FAQ)

Выснова: падключыце помпу да свідравіны, а не наадварот

Намінальны ціск вашага гідраўлічнага помпы звышвысокага ціску з'яўляецца найбольш важнай характарыстыкай у працэсе выбару помпы. Залішняя спецыфікацыя дадае непатрэбных выдаткаў і складанасцей; недастатковая спецыфікацыя стварае пагрозы бяспецы і збоі ў эксплуатацыі. Правільны падыход заключаецца ў вызначэнні максімальнага чаканага ціску ў свідравіне для вашага мэтавага прымянення, ужыванні неабходнага каэфіцыента бяспекі, пацверджанні сумяшчальнасці з вашым інвентаром свідравіннага інструмента і выбары помпы з найменшым намінальным ціскам, якая забяспечвае дастатковы запас бяспекі — ні больш, ні менш. Пры вызначэнні адпаведных размеркавальных клапанаў і гідраўлічнага абсталявання для вашай сістэмы помпаў звышвысокага ціску пераканайцеся, што ўвесь гідраўлічны контур — ад помпы да клапана і прывада — мае рэйтынг і сертыфікацыю як інтэграваная сістэма, якая ахоплівае намінальныя ціскі, сумяшчальныя з прымяненнем паслуг па абслугоўванні нафтавых радовішчаў звышвысокага ціску, і ўключае спецыяльныя лінейкі прадуктаў, распрацаваныя для гідраўлічных контураў звышвысокага ціску.

Вікс Гідраўліквырабляе гідраўлічныя помпы звышвысокага ціску ад 140 МПа да 250 МПа, якія абслугоўваюць марскія, ваенныя, прамысловыя аўтаматызацыі і нафтапрадукты на шасці вытворчых лініях сусветнага класа з гадавой магутнасцю больш за 80 000 пласціністыя помпаў. Канкрэтныя серыі прадукцыі ўключаюцьАдзінарныя помпы серыі ABTдля прымянення сярэдняга ціску іСерыя PV2Rдля прамысловых ужыванняў з высокім попытам. Уся прадукцыя Vicks Hydraulic мае сертыфікаты CCS, DNV, ABS, BV і LR, а тэхнічная каманда кампаніі можа дапамагчы з выбарам помпы ў залежнасці ад канкрэтных параметраў вашай свідравіны і эксплуатацыйных патрабаванняў.