Ülikõrgete rõhuväärtuste mõistmine naftaväljade hüdraulikasüsteemides

Enne konkreetsete rõhuklasside juurde asumist on oluline mõista, mida tähendab „ülikõrge rõhk” naftaväljade teenuste kontekstis ja miks rõhuklassi valik on otsus, millel on märkimisväärsed ohutus-, käitamis- ja rahalised tagajärjed.

Tavapärased tööstuslikud hüdraulikasüsteemid töötavad tavaliselt rõhul kuni 35 MPa (5000 psi). Kõrgsurvepuuraukude hooldusseadmed võivad töötada rõhuvahemikus 70–105 MPa (10 000–15 000 psi). Ülikõrge rõhk, nagu see on määratletud naftaväljade kontekstis, algab umbes 140 MPa (20 000 psi) juures ja ulatub sellest kaugemale – süsteemidesse, mille nimirõhk on 250 MPa (36 000 psi) ja rohkem. Nendel rõhutasemetel erinevad nõutavad materjaliteadus, komponentide tootmise kvaliteet ja süsteemi projekteerimise distsipliin kategooriliselt tavapärasest hüdraulikapraktikast.

SestHüdraulilises süsteemis salvestatud energia skaleerub töörõhu ruuduga, 250 MPa süsteem salvestab sama voolukiiruse juures umbes kolm korda rohkem energiat mahuühiku kohta kui 140 MPa süsteem. See salvestatud energia on see, mis teeb ülikõrge rõhuga seadmed võimeliseks täitma nõudlikke puuraugu ülesandeid – aga see muudab ka rõhureitingu vead katastroofiliselt ohtlikuks. 140 MPa jaoks mõeldud toru, liitmik või tihend, mis puutub kogemata kokku 200 MPa rõhuga, rebeneb vägivaldselt, kujutades endast tõsist ohtu personalile ja seadmetele.

Rõhuklass 1: 140 MPa (20 000 psi) – algtaseme ülikõrge rõhu standard

140 MPa pumpade tüüpilised rakendused

140 MPa (20 000 psi) rõhuga pumbad esindavad ülikõrgsurve naftaväljade teenuste sisenemisläve. Need on tavaliselt ette nähtud järgmiseks:

• Puuraugupea ja jõulupuu ventiili käivitamine— Paljud puurkaevu ventiili konstruktsioonid nõuavad usaldusväärse avariiseiskamise käivitamise jaoks hüdraulilist rõhku vahemikus 70–140 MPa. 140 MPa nimirõhuga pump pakub piisavat varu ka nendest nõuetest kõrgemal.
• Juhtmestiku määrdeseadme rõhu testimine— Kaabeltorustiku määrdeseadmeid tuleb enne iga kasutuselevõttu survestada dokumenteeritud väärtusteni (tavaliselt 1,5 korda puuraugu eeldatavast maksimaalsest rõhust). Mõõduka rõhuklassiga puuraukudes kasutatakse selleks rakenduseks tavaliselt 140 MPa pumpasid.
• Pinna stimuleerimine enne loputamist— Mõned hapestamise ja maatriksi stimuleerimise eelpesuetapid, eriti madala läbilaskvusega formatsioonides, vajavad rõhku kuni umbes 120 MPa. 140 MPa nimivõimsusega pump tagab vajaliku töövaru.
• Hüdraulilised paigaldustööriistad (keskklassi)— Madalate ja keskmise sügavusega puuraukude pakkimis-, sildkorkide ja puuraugu mõõturite paigaldustööriistad on sageli ette nähtud 140 MPa käivitusrõhule.
• BOP-akumulaatori eellaadimise testimine— Veealuste ja maapealsete BOP-akuballoonide rõhukindlust tuleb perioodiliselt kontrollida hüdrauliliste katsepumpade abil.

140 MPa pumpade tehnilised omadused

140 MPa tööks mõeldud hüdraulilised pumbad on tavaliselt aksiaal- või radiaalkolbkonstruktsiooniga, kasutades kõrglegeeritud terasest silindrid ja kolvid, millel on pinnakarastustöötlus (näiteks pealispindkarastamine või nitrideerimine), et seista vastu kõrgsurvetöö erosioonile ja väsimusele. Sellel rõhutasemel kasutatav tihendustehnoloogia hõlmab tavaliselt Parkeri, Seali või samaväärse tootja PTFE- või liittihendeid, mis on ette nähtud 140 MPa pidevaks tööks. Vicks Hydraulic...täielik pumpade tootevalikhõlmab kõiki naftaväljade teenindusrakenduste tavalisi rõhukategooriaid.

Sest140 MPa jääb väljakujunenud tootmisprotsesside abil täppistöödeldud komponentide võimekuse vahemikku, selle klassi pumbad on üldiselt kaubanduslikult kättesaadavamad, neil on lühemad tarneajad ja neid toetab laiem teeninduskeskuste võrgustik kui kõrgema reitinguga alternatiive. 140 MPa hüdraulikakomponentide – liitmike, voolikute, adapterite ja tihendite – ülemaailmne tarneahel on väljaarendatud ja hästi varustatud.

Millal valida 140 MPa

Valige 140 MPa ülikõrgsurvepump, kui teie maksimaalne eeldatav puuraugu rõhk (MEWP) ei ületa umbes 95 MPa ja teie puuraugu tööriista rõhu nimiväärtused jäävad sellesse vahemikku. 140 MPa nimiväärtus annab 1,4–1,5-kordse ohutusteguri tüüpilise maksimaalse töörõhu suhtes, mis vastab enamiku tegutsevate ettevõtete puuraugu juhtimise protseduuride ohutusvaru nõuetele. Kui teie tegevus hõlmab tervise-, ohutus- ja keskkonnanõudeid, mida reguleerivadAPI standardidon ülikõrge rõhuga puuraugu sekkumistööde minimaalne spetsifikatsioon 140 MPa pump.

Rõhuaste 2: 175 MPa (25 400 psi) – keskmise klassi tööloom kõrgsurvekaevude jaoks

175 MPa pumpade tüüpilised rakendused

175 MPa (25 400 psi) pumbad on ülikõrgsurve naftaväljade teenuste keskmise taseme pumbad ja on tänapäevaste puurkaevude sekkumislaevastike jaoks kõige mitmekülgsemad. Neid kasutatakse tavaliselt järgmistel eesmärkidel:

• Hüdrauliline purustamine (kõrgsurve purustamine)— Ebatraditsioonilistes põlevkivigaasi ja kinnisõli formatsioonides ulatub purustamisrõhk pinnal sageli 70–140 MPa-ni, kusjuures puuraugu põhjarõhk ületab 140 MPa. 175 MPa nimivõimsusega pump tagab vajaliku varu, et saavutada sihtmurrurõhk keskmise sügavusega ebatraditsioonilistes puuraukudes (tavaliselt 3000–5500 meetrit telediameetrit).
• Ühenda ja loobu (P&A) toimingud— Puurkaevude sulgemine ja hülgamine nõuab tsemendist korkide ja mehaaniliste tõkete paigaldamist teatud sügavustele puuraukudes. Mõned pumba ja abrasiivmaterjali sekkumisvahendid – sealhulgas mehaanilised korkide paigaldusvahendid ja survetõkked – vajavad kuni 160 MPa käivitusrõhku, mis teeb pumba sobivaks nimivõimsuseks 175 MPa.
• Spiraaltoru puuraugu puhastus— Katlakivi, liiva ja prahi eemaldamine puuraukudest kõrgsurvepritsidega nõuab pumba rõhku, mis suudab ületada puuraugu rõhu sügavusel, pakkudes samal ajal piisavat pritsimisjõudu tõhusaks puhastamiseks. CT puhastuspumpade tavaline spetsifikatsioon on 175 MPa.
• Veealuse hüdraulilise jõuseadme (HPU) võimendus— Veealused BOP- ja puusüsteemid saavad jõudu pinnal asuvast HPU hüdraulilisest vedelikust, mida tarnitakse nabanööride kaudu. Pikkade nabanööride hõõrdekaod võivad vähendada veealuse tööriista efektiivset rõhku. 175 MPa nimivõimsusega pump suudab need kaod kompenseerida, säilitades samal ajal tööriista piisava käivitusrõhu kuni umbes 3000 meetri sügavusel vees.
• Kõrgsurve tsementeerimiskorgi vabastamine— Suure purunemisgradiendiga puuraukudes tsementeerimistoimingud nõuavad täpset rõhu reguleerimist, et vältida tsirkulatsiooni kadusid. 175 MPa pumbad on ette nähtud tsementeerimispea liigutamiseks keerulistes formatsioonides.

175 MPa pumpade tehnilised omadused

175 MPa rõhul töötavad pumbad vajavad oluliselt keerukamat komponentide inseneritööd kui 140 MPa seadmed. Sellel rõhutasemel ei ole standardsed API liitmikud ja komponendid enam piisavad – süsteem peab kasutama patenteeritud ülikõrgsurveühendusi (näiteks Autoclave Engineersi koonus-keermega või samaväärsed), eritellimusel valmistatud kõrgsurvetorustikke koos range NDT (mittepurustava katsetamise) dokumentatsiooniga ja spetsiaalseid tihendustehnoloogiaid.

Sest175 MPa töö nõuab rangemaid tootmistolerantse ja eksootilisemaid materjale (supersulamid, sademetega karastatud roostevabad terased), kusjuures kulude lisatasu 140 MPa seadmetega võrreldes on tavaliselt 40–60%. Laiem rõhuvahemik muudab 175 MPa pumbad aga sobivaks laiema puurkaevude tingimuste valiku jaoks, mis õigustab sageli investeeringut teenindusettevõtetele, kes tegutsevad erinevate varaportfellide all.

Millal valida 175 MPa

Valige 175 MPa ülikõrgsurvepump, kui teie tegevus hõlmab puurauke, mille rõhk puuraugu põhjas on vahemikus 110–150 MPa; kui teie teeninduspark peab suutma käsitseda nii tavapäraseid kui ka ebatavalisi puuraukude tüüpe ilma seadmete uuendamiseta; või kui teie puuraugu tööriistade inventuur sisaldab sekkumisvahendeid, mille nimivõimsus on kuni 160 MPa. 175 MPa nimivõimsusega pump on laialdaselt tunnustatud kui tööstusharu tööhobune puuraukude sekkumis- ja stimuleerimisteenuste jaoks ning sellel on tugev tootja tugi, varuosade kättesaadavus ja kolmandate osapoolte hooldustaristu kogu maailmas.

Rõhuklass 3: 250 MPa (36 000 psi) — Ekstreemse rõhu spetsialist

250 MPa pumpade tüüpilised rakendused

250 MPa (36 000 psi) nimivõimsusega pumbad on spetsiaalsed tööriistad, mida kasutatakse kõige nõudlikumate puurkaevude tingimuste jaoks – süvavee-, ülisügavee- ja geoloogiliselt keeruliste reservuaaride jaoks, kus tavapärased ülikõrge rõhuga seadmed ei suuda saavutada puuraugu tõhusaks tööks või formatsiooni stimuleerimiseks vajalikku rõhku. Peamised rakendused on järgmised:

• Ülisüvavee hüdrauliline purustamine— Süvavee- ja ülisüvaveekaevud, mille televisioonikao sügavus ületab 5500 meetrit, vajavad äärmiselt kõrget pinnatöötlusrõhku, et ületada hüdrostaatilise puuraugu rõhu, torukujuliste hõõrdekadude ja sügavusel esineva formatsiooni purunemisgradiendi koosmõju. Nendes reservuaarides vajaliku 180–230 MPa puuraugu põhjatöötlusrõhu saavutamiseks on vaja 250 MPa pumpasid.
• HPHT (kõrgsurve-kõrgtemperatuuri) puurkaevude sekkumised— Puuraugud, mille reservuaari rõhk ületab 140 MPa ja temperatuur üle 150 °C, esitavad nii seadmetele kui ka personalile äärmuslikke väljakutseid. Sellistes tingimustes on puuraugu sekkumiseks sobiv valik 250 MPa rõhuklassiga seadmed, millel on spetsiaalsed kõrgtemperatuurilised tihendid ja metallurgia.
• Veealune nabanööri hüdrauliline võimendus— Süvaveelistes allveeoperatsioonides kannatab pinnalt pikkade nabanööride kaudu edastatav hüdrauliline rõhk märkimisväärsete hõõrdekadude all. Veealuse jaotusraami 250 MPa võimsusega võimenduspumbad kompenseerivad need kaod ja säilitavad tööriista juures piisava hüdraulilise rõhu.
• Täiustatud perforeerimissüsteemid— Mõned sügavate aukude perforeerimissüsteemid kasutavad hüdrauliliselt käivitatavaid kandesüsteeme, mis vajavad usaldusväärse töö tagamiseks ülikõrget rõhku. 250 MPa võimsusega pumbad tagavad nendele spetsiaalsetele tööriistadele garanteeritud rõhu.
• Happeliste teeninduspuuraukude terviklikkuse testimine— Happeliste (H₂S-i sisaldavate) puurkaevude terviklikkuse testimine rõhu all on vajalik, et kinnitada puuraugu pea, ääriku ja puuraugu valmimise mehaanilist terviklikkust. 250 MPa katsepumbad kontrollivad rõhku sisaldavat ümbrist kõige nõudlikumates happelistes teeninduskeskkondades.

250 MPa pumpade tehnilised omadused

250 MPa survega hüdropump on insenerisaavutus, mis nõuab komponentide disaini, materjalide valiku, tootmise täpsuse ja kvaliteedi tagamise absoluutselt kõrgeimaid standardeid. 250 MPa rõhu juures ulatub 10 mm siseläbimõõduga kõrgsurvetorustiku ringpinge umbes 625 MPa-ni, mis nõuab superdupleksroostevaba terase, Inconel 625 või titaanisulamist torude kasutamist koos veskikatsete aruannete ja iga keevisõmbluse 100% NDT kontrolliga.

Pumba vedeliku otsa komponendid – silindrid, ventiilid, istmed ja kolvid – on tavaliselt töödeldud sepistatud supersulamist toorikutest ning läbivad ulatusliku kuumtöötluse, pinna karastamise ja viimistluslihvimise, et saavutada mikronitaseme tolerantsid, mis on vajalikud selle rõhu juures usaldusväärse tihendamise jaoks.SestKuna iga mikroskoopiline defekt suure pingega piirkonnas võib tsüklilise koormuse all levida, läbivad 250 MPa seadmed rangemad kontrolli- ja katseprotokollid kui ükski teine ​​hüdrauliliste seadmete klass, sealhulgas hüdraulilise vastupidavuse katse 1,25-kordse nimirõhuni ja kriitiliste keevisõmbluste akustilise emissiooni katse.

Millal valida 250 MPa

Valige 250 MPa ülikõrgsurvepump ainult siis, kui puuraugu või sekkumisvahendi tehnilised nõuded seda nõuavad – täpsemalt kui põhjasurve eeldatavasti ületab 175 MPa või kui veealused hüdraulikasüsteemid vajavad üle 200 MPa tõsterõhku, et ületada hõõrdekadusid üle 2500 meetri sügavusel vees. 250 MPa seadmete käitus- ja rahalised kulud – kõrgemad soetuskulud, spetsiaalsed hooldusnõuded, piiravamad käsitsemisprotseduurid ning varuosade ja teenindustoe piiratud kättesaadavus üle maailma – tähendavad, et seda ei tohiks kunagi määratleda üldiseks „ülespetsifikatsioonide“ valikuks. 250 MPa võimekuse lisatasu üle 175 MPa on tavaliselt 80–120% ja omamise kogukulud, sealhulgas spetsialistide tehnikud ja NDT kontrolli nõuded, võivad proportsionaalselt olla veelgi kõrgemad.

Kõrvuti rõhuindeksi võrdlus

Kuidas määrata oma naftavälja operatsiooni jaoks õige rõhuaste

1. samm – puuraugu eeldatava maksimaalse rõhu (MEWP) kindlakstegemine

Iga ülikõrge rõhuga pumba rõhu valiku lähtepunktiks on puuraugu maksimaalse eeldatava rõhu range määramine planeeritud töö kõigis etappides. See peab arvestama reservuaari rõhuga sihtsügavusel, vedelikusamba hüdrostaatilise rõhuga, murru alustamiseks või sekkumise teostamiseks vajaliku rõhuga ja kõigi rõhukõikumistega, mis võivad esineda dünaamiliste toimingute, näiteks tampooniproovi võtmise, survetõusu või rõhutestitud tööriista käivitamise ajal. MEWP tuleb arvutada või hinnata iga konkreetse puuraugu jaoks – üldised rusikareegeld ei ole ülikõrge rõhuga pumba töötamise tasemel vastuvõetavad.

2. samm – rakendage nõutavat ohutustegurit

Enamik suuremaid naftakompanii puurkaevude kontrolli standardeid nõuab pumba nimirõhu ja maksimaalse planeeritud töörõhu vahel vähemalt 1,25-kordset ohutustegurit. Lisaks nõuavad paljud tööprotseduurid, et pump oleks võimeline tarnima mobiilset töörõhku voolukiirusel, mis vastab töönõuetele – mitte ainult nullvoolu korral. Kontrollige alati, et pumba rõhu-voolu kõver planeeritud voolukiirusel annaks endiselt piisava varu mobiilsest töörõhust kõrgemal.

3. samm - sobitage oma puuraugu tööriistade inventuuriga

Enne pumba valimist kontrollige oma puuraugu tööriistade varusid ja tehke kindlaks oma komplektis olev kõrgeima rõhuklassiga tööriist. Pump peab suutma seda tööriista käivitada puuraugu maksimaalse eeldatava rõhu juures, mille juures tööriista kasutatakse – mitte ainult atmosfäärilistes puuraugu tingimustes.SestTööriista efektiivne käivitusrõhu nõue suureneb koos puuraugu rõhuga (tööriist peab nihutamiseks ületama puuraugu rõhu), pumba nimivõimsus peab ületama puuraugu rõhu ja tööriista käivitusrõhu diferentsiaali summa.

4. samm – kaaluge oma teenuste ulatust ja varaportfelli

Kui teie naftaväljade teenindusettevõte tegutseb mitmesuguste rõhuprofiilidega puurkaevude portfellis, peaks pumba spetsifikatsiooni otsuse langetamisel arvestama selle portfelli ulatusega. Ettevõte, mis tegutseb ainult madalates tavapärastes puurkaevudes, ei pruugi kunagi vajada 250 MPa võimsust. Ettevõte, mis aeg-ajalt saab lepinguid süvavee- või kõrgsurvepuuraukude jaoks, võib aga avastada, et 175 MPa laevastiku paindlikkus – koos aeg-ajalt rentimise või spetsialisti toega 250 MPa olukordades – annab parema investeeringutasuvuse kui 250 MPa pumba ostmine, mis töötab suurema osa ajast tunduvalt alla oma nimivõimsuse.

Korduma kippuvad küsimused (KKK)

Kokkuvõte: sobitage pump kaevuga, mitte vastupidi

Teie ülikõrgsurvehüdraulilise pumba rõhuklass on pumba valikuprotsessis kõige olulisem spetsifikatsioon. Liigne spetsifikatsioon lisab tarbetuid kulusid ja keerukust; alaspetsifikatsioon tekitab ohutusriske ja tööhäireid. Õige lähenemisviis on määrata kindlaks teie sihtrakenduse maksimaalne eeldatav puuraugu rõhk, rakendada nõutavat ohutustegurit, veenduda ühilduvuses teie puuraugu tööriistade inventuuriga ja valida madalaima reitinguga pump, mis pakub piisavat marginaali – mitte rohkem ega vähem. Oma ülikõrgsurvepumba süsteemi suunaventiilide ja hüdrauliliste tööriistade määramisel veenduge, et kogu hüdraulikaringlus – pumbast klapini ja ajamini – on hinnatud ja sertifitseeritud integreeritud süsteemina. Hõlmab ülikõrgsurvehüdraulikasüsteemidega ühilduvaid rõhuklasse ja hõlmab spetsiaalseid tootesarju, mis on konstrueeritud ülikõrgsurvehüdraulikaringluste jaoks.

Vicks Hydraulictoodab ülikõrgsurve hüdraulilisi pumpasid nimivõimsusega 140 MPa kuni 250 MPa, teenindades mere-, sõjaväe-, tööstusautomaatika ja naftaväljade rakendusi kuuel maailmatasemel tootmisliinil, mille aastane tootmisvõimsus on üle 80 000 labapumba. Konkreetsete tooteseeriate hulka kuuluvadABT seeria üksikpumbadkeskmise rõhu rakenduste jaPV2R seeriaNõudlike tööstuslike rakenduste jaoks. Kõik Vicks Hydraulic tooted omavad CCS-, DNV-, ABS-, BV- ja LR-sertifikaate ning ettevõtte tehniline meeskond saab teid abistada pumba valimisel vastavalt teie konkreetsetele puurkaevu parameetritele ja töönõuetele.