Naftos telkinių hidraulikos itin aukšto slėgio įvertinimų supratimas

Prieš pradedant nagrinėti konkrečius slėgio įvertinimus, svarbu suprasti, ką reiškia „itin aukštas slėgis“ naftos telkinių aptarnavimo kontekste ir kodėl slėgio įvertinimo pasirinkimas yra sprendimas, turintis didelių pasekmių saugai, eksploatavimui ir finansams.

Įprastos pramoninės hidraulinės sistemos paprastai veikia iki 35 MPa (5 000 psi) slėgio. Aukšto slėgio gręžinių aptarnavimo įranga gali veikti 70–105 MPa (10 000–15 000 psi) diapazone. Itin aukštas slėgis, kaip apibrėžta naftos telkinių kontekste, prasideda maždaug nuo 140 MPa (20 000 psi) ir tęsiasi gerokai toliau – iki sistemų, kurių vardinis slėgis yra 250 MPa (36 000 psi) ir didesnis. Esant tokiems slėgio lygiams, reikalingi medžiagų mokslo, komponentų gamybos kokybės ir sistemos projektavimo principai kategoriškai skiriasi nuo standartinės hidraulinės praktikos.

NesHidraulinėje sistemoje sukaupta energija proporcingai darbinio slėgio kvadratui, o 250 MPa sistema, esant tokiam pačiam srautui, tūrio vienete sukaupia maždaug tris kartus daugiau energijos nei 140 MPa sistema. Dėl šios sukauptos energijos itin didelio slėgio įranga gali atlikti sudėtingas gręžinio gręžinio užduotis, tačiau ji taip pat daro slėgio įvertinimo klaidas katastrofiškai pavojingas. Vamzdis, jungiamoji detalė ar sandariklis, skirtas 140 MPa slėgiui, netyčia paveiktas 200 MPa slėgio, smarkiai plyšta, sukeldamas rimtą pavojų personalui ir įrangai.

1 slėgio laipsnis: 140 MPa (20 000 psi) – pradinio lygio itin aukšto slėgio standartas

Tipinės 140 MPa siurblių taikymo sritys

140 MPa (20 000 psi) slėgio siurbliai yra pradinė riba, skirta tikrai itin aukšto slėgio naftos telkinių eksploatacijai. Jie paprastai skirti:

• Šulinio galvutės ir kalėdinės eglutės vožtuvo valdymas— Daugeliui gręžinių galvučių vožtuvų konstrukcijų reikalingas 70–140 MPa hidraulinis slėgis, kad būtų galima patikimai įjungti avarinį išjungimą. 140 MPa slėgio siurblys užtikrina pakankamą atsargą, viršijančią šiuos reikalavimus.
• Vielinio tepimo įrenginio slėgio bandymas— Prieš kiekvieną paleidimą laidinių tepalinių slėgis turi būti patikrintas pagal dokumentuotas vertes (paprastai 1,5 karto didesnis už maksimalų numatomą gręžinio slėgį). Šiam tikslui gręžiniuose, kurių slėgio rodiklis vidutinis, dažniausiai naudojami 140 MPa siurbliai.
• Paviršiaus stimuliacijos prieš praplovimą operacijos— Kai kuriems rūgštinimo ir matricos stimuliavimo išankstinio praplovimo etapams, ypač mažo pralaidumo formacijose, reikalingas iki maždaug 120 MPa slėgis. 140 MPa slėgio siurblys užtikrina reikiamą darbinę ribą.
• Hidrauliniai tvirtinimo įrankiai (vidutinės klasės)— Įrankiai, skirti sandarikliams, tilteliams ir gręžinių matuokliams sekliuose ir vidutinio gylio gręžiniuose, dažnai yra skirti 140 MPa įjungimo slėgiui.
• BOP akumuliatoriaus išankstinio įkrovimo bandymas— Povandeninių ir paviršinių BOP akumuliatorių balionų slėgio prieš užpildymą patikimumas turi būti periodiškai tikrinamas hidrauliniais bandymo siurbliais.

140 MPa siurblių techninės charakteristikos

Hidrauliniai siurbliai, skirti 140 MPa slėgiui, paprastai yra ašinio arba radialinio stūmoklio konstrukcijos, naudojant legiruoto plieno cilindrus ir stūmoklius su paviršiaus grūdinimo procesais (pvz., grūdinimu korpusu arba azotavimu), kad būtų atsparūs erozijai ir nuovargiui veikiant aukšto slėgio sąlygomis. Sandarinimo technologija, naudojama esant tokiam slėgio lygiui, paprastai apima „Parker“, „Seal“ arba lygiaverčio gamintojo PTFE arba sudėtinius sandariklius, skirtus 140 MPa nuolatiniam darbui. „Vicks Hydraulic“...visas siurblių gaminių asortimentasapima visus įprastus slėgio reitingus naftos telkinių aptarnavimo reikmėms.

Nes140 MPa slėgis atitinka tiksliai apdirbtų komponentų, pagamintų naudojant nusistovėjusius gamybos procesus, pajėgumų diapazoną. Šios klasės siurbliai paprastai yra labiau komerciškai prieinami, jų gamybos laikas trumpesnis, o juos aptarnauja platesnis techninės priežiūros įmonių tinklas nei aukštesnės klasės alternatyvas. Pasaulinė 140 MPa hidraulinių komponentų – jungiamųjų detalių, žarnų, adapterių ir sandariklių – tiekimo grandinė yra išvystyta ir gerai aprūpinta atsargomis.

Kada rinktis 140 MPa

Pasirinkite 140 MPa itin aukšto slėgio siurblį, kai jūsų didžiausias numatomas gręžinio slėgis (MEWP) neviršija maždaug 95 MPa, o jūsų gręžinio įrankio slėgio vardiniai duomenys neviršija šio diapazono. 140 MPa vardinis duomenys suteikia 1,4–1,5 karto didesnį saugos koeficientą, palyginti su įprastu maksimaliu darbiniu slėgiu, kuris atitinka daugumos veikiančių įmonių gręžinių valdymo procedūrų saugos ribos reikalavimus. Jei jūsų veikla apima HSE reikalavimus, kuriuos reglamentuojaAPI standartai, 140 MPa siurblys yra minimalus itin didelio našumo gręžinio intervencinių darbų specifikacija.

2 slėgio laipsnis: 175 MPa (25 400 psi) – vidutinės klasės darbinis arkliukas aukšto slėgio gręžiniams

Tipinės 175 MPa siurblių taikymo sritys

175 MPa (25 400 psi) siurbliai užima vidutinio lygio itin aukšto slėgio naftos telkinių aptarnavimo sritį ir yra universaliausios specifikacijos šiuolaikiniams gręžinių intervencijos parkams. Jie dažniausiai naudojami:

• Hidraulinis ardymas (aukšto slėgio ardymas)— Netradiciniuose skalūnų dujų ir uolienų porose esančiose naftos formacijose hidraulinio ardymo slėgis paviršiuje dažnai siekia 70–140 MPa, o dugno slėgis viršija 140 MPa. 175 MPa našumo siurblys užtikrina reikiamą atsargą, kad būtų pasiektas tikslinis lūžio slėgis vidutinio gylio netradiciniuose gręžiniuose (paprastai 3 000–5 500 metrų TVD).
• Prijungimo ir nutraukimo (P&A) operacijos— Gręžinių užkimšimui ir apleidimui reikia įrengti cementinius kamščius ir mechaninius barjerus konkrečiame gręžinio gylyje. Kai kuriems slėgio ir oro kondicionavimo (P&A) intervencijos įrankiams, įskaitant mechaninius kamščių nustatymo įrankius ir „whipstock“ sistemas, reikalingas iki 160 MPa įjungimo slėgis, todėl tinkamas siurblio galingumas yra 175 MPa.
• Spiralinių vamzdžių gręžinio valymas— Norint iš gręžinių pašalinti nuosėdas, smėlį ir šiukšles naudojant aukšto slėgio srovės įrankius, reikia, kad siurblio slėgis įveiktų gręžinio slėgį gylyje ir tuo pačiu užtikrintų pakankamą srovės jėgą efektyviam valymui. 175 MPa yra įprasta CT valymo siurblių agregatų specifikacija.
• Povandeninio hidraulinio jėgos agregato (HPU) padidinimas— Povandeninės BOP ir medžių sistemos yra varomos paviršiniu HPU hidrauliniu skysčiu, tiekiamu per bambos linijas. Trinties nuostoliai ilgose bambos linijose gali sumažinti efektyvų slėgį povandeniniame įrankyje. 175 MPa slėgį turintis siurblys gali kompensuoti šiuos nuostolius ir palaikyti tinkamą įrankio įjungimo slėgį maždaug iki 3000 metrų gylyje.
• Aukšto slėgio cementavimo kamščio atleidimas— Cementavimo operacijoms gręžiniuose su dideliais lūžių gradientais reikalingas tikslus slėgio valdymas, kad būtų išvengta cirkuliacijos sutrikimų. Sudėtingose ​​formacijose cementavimo galvutei valdyti skirti 175 MPa siurbliai.

175 MPa siurblių techninės charakteristikos

175 MPa slėgio siurbliams reikia gerokai sudėtingesnės komponentų inžinerijos nei 140 MPa slėgiui. Esant tokiam slėgio lygiui, standartinės API jungtys ir komponentai nebetinkami – sistemoje turi būti naudojamos patentuotos itin aukšto slėgio jungtys (pvz., „Autoclave Engineers“ kūginės ir srieginės arba lygiavertės), pagal užsakymą pagaminti aukšto slėgio vamzdynai su griežta NDT (neardomųjų bandymų) dokumentacija ir specializuotos sandarinimo technologijos.

Nes175 MPa slėgiui reikalingi griežtesni gamybos tolerancijos nuokrypiai ir egzotiškesnės medžiagos (superlydiniai, nusodinimu grūdinti nerūdijantys plienai), o 140 MPa įrangos sąnaudų skirtumas paprastai yra 40–60 %. Tačiau platesnis slėgio diapazonas leidžia 175 MPa siurblius naudoti įvairesnėmis gręžinių sąlygomis, o tai dažnai pateisina investicijas paslaugų įmonėms, valdančioms įvairius turto portfelius.

Kada rinktis 175 MPa

Jei jūsų gręžinių dugno slėgis yra 110–150 MPa; jei jūsų įrangos parkas turi gebėti apdoroti tiek įprastus, tiek netradicinius gręžinių tipus be įrangos atnaujinimo; arba jei jūsų gręžinių gręžinių įrankių inventoriuje yra intervenciniai įrankiai, kurių slėgis siekia iki 160 MPa, rinkitės 175 MPa itin aukšto slėgio siurblį. 175 MPa siurblio našumas yra plačiai pripažintas kaip tinkamiausias gręžinių intervencijos ir stimuliavimo paslaugoms ir visame pasaulyje pasižymi stipria gamintojų parama, atsarginių dalių prieinamumu ir trečiųjų šalių priežiūros infrastruktūra.

3 slėgio klasė: 250 MPa (36 000 psi) – ekstremalaus slėgio specialistas

Tipinės 250 MPa siurblių taikymo sritys

250 MPa (36 000 psi) slėgį turintys siurbliai yra specializuoti įrankiai, naudojami pačioms sudėtingiausioms gręžinių sąlygoms – giliavandeniams, itin giliavandeniams ir geologiškai sudėtingiems rezervuarams, kur įprasta itin aukšto slėgio įranga negali pasiekti slėgio, reikalingo veiksmingai gręžinio intervencijai ar formacijos stimuliavimui. Pagrindinės taikymo sritys:

• Itin giliavandenis hidraulinis ardymas— Giliavandeniams ir itin giliavandeniams gręžiniams, kurių TVD viršija 5 500 metrų, reikalingas itin didelis paviršiaus apdorojimo slėgis, kad būtų įveiktas bendras hidrostatinio gręžinio slėgio, vamzdinių trinties nuostolių ir formacijos lūžio gradiento poveikis gylyje. Norint pasiekti šiuose telkiniuose reikalingą 180–230 MPa dugno apdorojimo slėgį, reikia 250 MPa siurblių.
• HPHT (aukšto slėgio ir aukštos temperatūros) gręžinių intervencijos— Gręžiniai, kurių rezervuaro slėgis viršija 140 MPa, o temperatūra – 150 °C, kelia didelių iššūkių tiek įrangai, tiek personalui. Tokiomis sąlygomis tinkamiausias pasirinkimas gręžinių gręžimui yra 250 MPa talpos įranga su specialiais aukštai temperatūrai atspariais sandarikliais ir metalurgija.
• Povandeninis bambos hidraulinis stiprintuvas— Giliavandenėse povandeninėse operacijose hidraulinis slėgis, tiekiamas iš paviršiaus per ilgas bambos linijas, patiria didelius trinties nuostolius. 250 MPa galios slėgio siurbliai povandeniniame paskirstymo rėme kompensuoja šiuos nuostolius ir palaiko pakankamą hidraulinį slėgį įrankyje.
• Pažangios perforavimo sistemos— Kai kuriose giluminio gręžimo sistemose naudojamos hidrauliniu būdu valdomos nešimo sistemos, kurioms patikimam veikimui reikalingas itin aukštas slėgis. 250 MPa galios siurbliai užtikrina garantuotą slėgį šiems specializuotiems įrankiams.
• Rūgščių eksploatavimo gręžinių vientisumo bandymai— Rūgštiesiems (H₂S turintiems) gręžiniams reikalingas periodiškas vientisumo bandymas slėgiu, kuris patvirtina gręžinio galvutės, „Kalėdinės eglutės“ ir gręžinio užbaigimo mechaninį vientisumą. 250 MPa bandomieji siurbliai patikrina slėgį turintį apvalkalą sudėtingiausioje rūgštaus kuro eksploatavimo aplinkoje.

250 MPa siurblių techninės charakteristikos

250 MPa slėgiui skirtas hidraulinis siurblys yra inžinerijos pasiekimas, reikalaujantis absoliučiai aukščiausių komponentų projektavimo, medžiagų parinkimo, gamybos tikslumo ir kokybės užtikrinimo standartų. Esant 250 MPa slėgiui, 10 mm vidinio skersmens aukšto slėgio linijos žiedinis įtempis pasiekia maždaug 625 MPa, todėl reikia naudoti superdupleksinį nerūdijantį plieną, „Inconel 625“ arba titano lydinio vamzdžius su frezavimo bandymų ataskaitomis ir 100 % neardomojo bandymo (NDT) kiekvieno suvirinimo siūlės patikra.

Siurblio skysčio galo komponentai – cilindrai, vožtuvai, lizdai ir stūmokliai – paprastai yra gaminami iš kaltinių superlydinių ruošinių ir yra kruopščiai termiškai apdorojami, paviršiai grūdinami ir šlifuojami, kad būtų pasiekti mikronų lygio tolerancijos nuokrypiai, reikalingi patikimam sandarinimui esant tokiam slėgiui.NesKadangi bet koks mikroskopinis defektas didelės įtampos srityje gali išplisti ciklinės apkrovos metu, 250 MPa įrangai taikomi griežtesni tikrinimo ir bandymo protokolai nei bet kuriai kitai hidraulinės įrangos klasei, įskaitant hidrostatinio atsparumo bandymus iki 1,25 × vardinio slėgio ir svarbiausių suvirinimo siūlių akustinės emisijos bandymus.

Kada rinktis 250 MPa

250 MPa itin aukšto slėgio siurblį pasirinkite tik tada, kai to reikalauja gręžinio ar intervencinio įrankio techniniai reikalavimai, konkrečiai, kai numatomas dugno slėgis viršys 175 MPa arba kai povandeninėms hidraulinėms sistemoms reikalingas didesnis nei 200 MPa slėgio padidinimas, kad būtų įveikti virkštelės trinties nuostoliai vandens gylyje, viršijančiame 2500 metrų. 250 MPa įrangos eksploatavimo ir finansinės išlaidos – didesnė įsigijimo kaina, specializuoti priežiūros reikalavimai, griežtesnės tvarkymo procedūros ir ribotas dalių bei techninės priežiūros prieinamumas visame pasaulyje – reiškia, kad ji niekada neturėtų būti nurodoma kaip bendrosios paskirties „perteklinis“ pasirinkimas. 250 MPa siurblio, kurio našumas viršija 175 MPa, kaina paprastai siekia 80–120 %, o bendros eksploatavimo išlaidos, įskaitant specialistų technikų ir neardomųjų bandymų (NDT) reikalavimus, gali būti dar didesnės proporcingai.

Greta esančių slėgio įvertinimų palyginimas

Kaip nustatyti tinkamą slėgio įvertinimą jūsų naftos telkinio operacijai

1 veiksmas. Nustatykite didžiausią numatomą gręžinio slėgį (MEWP)

Bet kokio itin aukšto slėgio siurblio slėgio parinkimo atspirties taškas yra griežtas maksimalaus numatomo gręžinio slėgio nustatymas visuose planuojamos operacijos etapuose. Tai turi atsižvelgti į rezervuaro slėgį tiksliniame gylyje, skysčio kolonėlės hidrostatinį slėgį, slėgį, reikalingą lūžiui pradėti arba intervencijai atlikti, ir bet kokius slėgio šuolius, kurie gali atsirasti dinaminių operacijų, tokių kaip tampono tyrimas, slėgio šuolis arba slėgio bandymo įrankio įjungimas, metu. Maksimalus darbinis slėgis (MEWP) turi būti apskaičiuotas arba įvertintas kiekvienam konkrečiam gręžiniui – bendrosios nykščio taisyklės itin aukšto slėgio siurblio eksploatavimo lygiuose nėra priimtinos.

2 veiksmas. Taikykite reikiamą saugos koeficientą

Daugelio pagrindinių naftos kompanijų gręžinių kontrolės standartų reikalaujama, kad tarp siurblio vardinio slėgio ir maksimalaus planuojamo darbinio slėgio būtų ne mažesnis kaip 1,25 × saugos koeficientas. Be to, daugelis eksploatavimo procedūrų reikalauja, kad siurblys galėtų tiekti mobilųjį darbinį slėgį (MPPP) tokiu srauto greičiu, kuris atitiktų eksploatacinius reikalavimus, o ne tik esant nuliniam srautui. Visada patikrinkite, ar siurblio slėgio ir srauto kreivė esant planuojamam srautui vis dar suteikia pakankamą atsargą virš MPPP.

3 veiksmas – suderinkite su savo gręžinių įrankių inventoriumi

Prieš pasirinkdami siurblį, patikrinkite savo gręžinio įrankių atsargas ir nustatykite aukščiausio slėgio įrankį savo eksploatavimo rinkinyje. Siurblys turi gebėti įjungti šį įrankį esant maksimaliam numatomam gręžinio slėgiui, kuriuo įrankis bus naudojamas – ne tik atmosferos gręžinio sąlygomis.NesĮrankio efektyvus įjungimo slėgio poreikis didėja didėjant gręžinio slėgiui (įrankis turi įveikti gręžinio slėgį, kad pasislinktų), siurblio galia turi viršyti gręžinio slėgio ir įrankio įjungimo slėgio skirtumo sumą.

4 veiksmas. Apsvarstykite savo paslaugų apimtį ir turto portfelį

Jei jūsų naftos telkinių aptarnavimo įmonė veikia gręžinių portfelyje, apimančiame įvairaus slėgio profilius, priimant sprendimą dėl siurblio specifikacijos reikėtų atsižvelgti į to portfelio apimtį. Įmonė, dirbanti tik su sekliais įprastiniais gręžiniais, niekada nereikalauja 250 MPa pajėgumo. Tačiau įmonė, kuri retkarčiais gauna sutartis dėl giliavandenių arba didelio slėgio aukšto slėgio gręžinių, gali pastebėti, kad 175 MPa parko lankstumas – su retkarčiais nuomojama įranga arba specialistų pagalba 250 MPa situacijose – užtikrina didesnę investicijų grąžą nei 250 MPa siurblio, kuris didžiąją laiko dalį veikia gerokai mažesniu nei nominalus pajėgumas, pirkimas.

Dažnai užduodami klausimai (DUK)

Išvada: siurblį derinkite prie šulinio, o ne atvirkščiai

Jūsų itin aukšto slėgio hidraulinio siurblio slėgio vardinė vertė yra svarbiausia specifikacija renkantis siurblį. Per didelės specifikacijos padidina nereikalingas išlaidas ir sudėtingumą, o nepakankamos specifikacijos sukelia saugos pavojus ir eksploatacinius gedimus. Teisingas būdas yra nustatyti maksimalų numatomą gręžinio slėgį jūsų tikslinei taikymo sričiai, pritaikyti reikiamą saugos koeficientą, patvirtinti suderinamumą su jūsų gręžinio įrankių inventoriumi ir pasirinkti mažiausio nominalo siurblį, kuris užtikrina pakankamą atsargą – nei daugiau, nei mažiau. Nurodydami susijusius kryptinius valdymo vožtuvus ir hidraulinius įrankius savo itin aukšto slėgio siurblio sistemai, įsitikinkite, kad visa hidraulinė grandinė – nuo ​​siurblio iki vožtuvo ir pavaros – yra įvertinta ir sertifikuota kaip integruota sistema. Apima slėgio vardines vertes, suderinamas su itin aukšto slėgio naftos telkinių aptarnavimo taikymais, ir apima konkrečias produktų linijas, sukurtas itin aukšto slėgio hidraulinėms grandinėms.

„Vicks Hydraulic“gamina itin aukšto slėgio hidraulinius siurblius, kurių vardinis našumas yra nuo 140 MPa iki 250 MPa, skirtus jūrų, karinėms, pramoninės automatikos ir naftos telkinių reikmėms šešiose pasaulinio lygio gamybos linijose, kurių metinis pajėgumas viršija 80 000 mentinių siurblių. Konkrečios produktų serijos apimaABT serijos pavieniai siurbliaividutinio slėgio taikymams irPV2R serijaskirta didelės paklausos pramoninėms reikmėms. Visi „Vicks Hydraulic“ gaminiai turi CCS, DNV, ABS, BV ir LR sertifikatus, o įmonės techninė komanda gali padėti pasirinkti siurblį pagal konkrečius jūsų gręžinio parametrus ir eksploatavimo reikalavimus.