Īpaši augsta spiediena novērtējumu izpratne naftas atradņu hidraulikā

Pirms iedziļināties konkrētos spiediena kritērijos, ir svarīgi saprast, ko nozīmē “ultraaugsts spiediens” naftas atradņu pakalpojumu kontekstā un kāpēc spiediena kritērija izvēle ir lēmums, kam ir būtiskas sekas drošības, ekspluatācijas un finansiālos aspektos.

Parastās rūpnieciskās hidrauliskās sistēmas parasti darbojas ar spiedienu līdz 35 MPa (5000 psi). Augstspiediena urbumu apkalpošanas iekārtas var darboties 70–105 MPa diapazonā (10 000–15 000 psi). Īpaši augsts spiediens, kā definēts naftas atradņu kontekstā, sākas aptuveni 140 MPa (20 000 psi) un sniedzas krietni tālāk — līdz sistēmām, kuru nominālais spiediens ir 250 MPa (36 000 psi) un vairāk. Šādos spiediena līmeņos nepieciešamā materiālzinātne, komponentu ražošanas kvalitāte un sistēmas projektēšanas disciplīna kategoriski atšķiras no standarta hidrauliskās prakses.

JoHidrauliskajā sistēmā uzkrātā enerģija mērogojas ar darba spiediena kvadrātu, 250 MPa sistēma uz tilpuma vienību uzkrāj aptuveni trīs reizes vairāk enerģijas nekā 140 MPa sistēma pie tāda paša plūsmas ātruma. Šī uzkrātā enerģija ir tas, kas padara īpaši augstas spiediena iekārtas spējīgas veikt sarežģītus urbuma darbus, taču tā ir arī tas, kas padara spiediena novērtējuma kļūdas katastrofāli bīstamas. Caurule, veidgabals vai blīvējums, kas paredzēts 140 MPa spiedienam un nejauši tiek pakļauts 200 MPa spiedienam, vardarbīgi plīst, radot nopietnu risku personālam un aprīkojumam.

1. spiediena vērtējums: 140 MPa (20 000 psi) — UHP standarta iesācēja līmenis

Tipiski pielietojumi 140 MPa sūkņiem

Sūkņi, kuru spiediens ir 140 MPa (20 000 psi), ir īsts īpaši augsta spiediena naftas ieguves pakalpojumu sākums. Tie parasti ir paredzēti:

• Urbuma galvas un Ziemassvētku eglītes vārsta iedarbināšana— Daudzām urbumu galvas vārstu konstrukcijām ir nepieciešams hidrauliskais spiediens 70–140 MPa diapazonā, lai nodrošinātu drošu avārijas izslēgšanas aktivizēšanu. Sūknis ar 140 MPa nominālo spiedienu nodrošina pietiekamu rezervi, kas pārsniedz šīs prasības.
• Vadu eļļošanas ierīces spiediena pārbaude— Pirms katras izvietošanas vadu eļļotājiem jāveic spiediena pārbaude līdz dokumentētām vērtībām (parasti 1,5 × maksimālais paredzamais spiediens urbumā). Šim nolūkam urbumos ar mērenu spiediena novērtējumu parasti izmanto 140 MPa sūkņus.
• Virsmas stimulācijas pirmsskalošanas operācijas— Dažām paskābināšanas un matricas stimulācijas pirmsskalošanas stadijām, īpaši zemas caurlaidības veidojumos, ir nepieciešams spiediens līdz aptuveni 120 MPa. 140 MPa nominālā spiediena sūknis nodrošina nepieciešamo darba rezervi.
• Hidrauliskie uzstādīšanas instrumenti (vidējas klases)— Pakeru, tiltiņu aizbāžņu un dziļurbumu mērinstrumentu uzstādīšanas instrumenti seklās un vidēja dziļuma akās bieži ir paredzēti 140 MPa iedarbināšanas spiedienam.
• BOP akumulatora pirmsuzlādes pārbaude— Zemūdens un virszemes BOP akumulatora baloniem periodiski jāpārbauda spiediena integritāte pirms iepildīšanas, izmantojot hidrauliskos testa sūkņus.

140 MPa sūkņu tehniskās īpašības

Hidrauliskie sūkņi, kas paredzēti 140 MPa darbam, parasti ir aksiālie virzuļi vai radiālie virzuļi, izmantojot augsta leģētā tērauda mucas un virzuļus ar virsmas sacietēšanas apstrādi (piemēram, rūdīšanu vai nitridēšanu), lai pretotos augstspiediena darbības radītajai erozijai un nogurumam. Blīvēšanas tehnoloģija šajā spiediena līmenī parasti ietver Parker, Seal vai līdzvērtīga ražotāja PTFE vai saliktos blīvējumus, kas paredzēti 140 MPa nepārtrauktai darbībai. Vicks Hydraulic...pilns sūkņu produktu klāstsaptver visus izplatītos spiediena līmeņus naftas atradņu pakalpojumu lietojumos.

Jo140 MPa atbilst precīzi apstrādātu komponentu, izmantojot noteiktus ražošanas procesus, spēju diapazonam; šīs klases sūkņi parasti ir komerciāli pieejamāki, tiem ir īsāks piegādes laiks un tos atbalsta plašāks servisa centru tīkls nekā augstākas klases alternatīvām. 140 MPa hidraulisko komponentu — savienojumu, šļūteņu, adapteru un blīvējumu — globālā piegādes ķēde ir nobriedusi un labi aprīkota.

Kad izvēlēties 140 MPa

Izvēlieties 140 MPa īpaši augsta spiediena sūkni, ja jūsu maksimālais paredzamais urbuma spiediens (MEWP) nepārsniedz aptuveni 95 MPa un jūsu urbuma instrumentu spiediena parametri paliek šajā diapazonā. 140 MPa parametri nodrošina 1,4–1,5 × drošības koeficientu, salīdzinot ar tipisko maksimālo darba spiedienu, kas atbilst vairuma darbojošos uzņēmumu urbumu kontroles procedūru drošības rezerves prasībām. Ja jūsu darbība ietver HSE prasības, ko regulēAPI standarti140 MPa sūknis ir minimālā specifikācija īpaši augstas temperatūras urbuma intervences darbiem.

2. spiediena vērtējums: 175 MPa (25 400 psi) — vidēja līmeņa darba zirgs augstspiediena akām

Tipiski 175 MPa sūkņu pielietojumi

175 MPa (25 400 psi) sūkņi ieņem vidēja līmeņa īpaši augsta spiediena naftas atradņu pakalpojumus un ir visdaudzpusīgākā specifikācija mūsdienu urbumu intervences flotēm. Tos parasti izmanto:

• Hidrauliskā plēšana (augstspiediena plēšana)— Netradicionālās slānekļa gāzes un blīvo naftas iegulu veidojumos hidrauliskās plaisas spiediens virszemē bieži sasniedz 70–140 MPa, bet urbuma dibena spiediens pārsniedz 140 MPa. 175 MPa nominālais sūknis nodrošina nepieciešamo rezervi, lai sasniegtu mērķa lūzuma spiedienu vidēja dziļuma netradicionālās urbumos (parasti 3000–5500 metru TVD).
• Pieslēgšanas un atmešanas (P&A) operācijas— Urbumu aizsprostošanai un pamešanai noteiktā urbuma dziļumā ir nepieciešams ievietot cementa aizbāžņus un mehāniskas barjeras. Dažiem spiediena un armatūras (P&A) intervences instrumentiem, tostarp mehāniskajiem aizbāžņu uzstādīšanas instrumentiem un spriegotājmehānismu sistēmām, ir nepieciešams iedarbināšanas spiediens līdz 160 MPa, padarot 175 MPa par atbilstošu sūkņa jaudu.
• Spirālveida cauruļu urbuma tīrīšana— Lai no urbumiem noņemtu kaļķakmeni, smiltis un gružus, izmantojot augstspiediena strūklas tīrīšanas instrumentus, ir nepieciešams sūkņa spiediena rādītājs, kas spēj pārvarēt urbuma spiedienu dziļumā, vienlaikus nodrošinot pietiekamu strūklas spēku efektīvai tīrīšanai. 175 MPa ir izplatīta CT tīrīšanas sūkņu komplektu specifikācija.
• Zemūdens hidrauliskā spēka agregāta (HPU) pastiprinājums— Zemūdens BOP un koku sistēmas darbina virszemes HPU hidrauliskais šķidrums, kas tiek piegādāts pa nabassaites līnijām. Berzes zudumi garās nabassaites līnijās var samazināt efektīvo spiedienu zemūdens instrumentā. 175 MPa sūknis var kompensēt šos zudumus, vienlaikus saglabājot atbilstošu instrumenta iedarbināšanas spiedienu dziļumā līdz aptuveni 3000 metriem ūdens.
• Augstspiediena cementēšanas aizbāžņa atbrīvošana— Cementēšanas operācijām akās ar augstu plaisu gradientu ir nepieciešama precīza spiediena kontrole, lai izvairītos no cirkulācijas zuduma. 175 MPa sūkņi ir paredzēti cementēšanas galvas aktivizēšanai sarežģītos veidojumos.

175 MPa sūkņu tehniskās īpašības

Sūkņiem, kas darbojas ar 175 MPa spiedienu, ir nepieciešama ievērojami sarežģītāka komponentu konstrukcija nekā 140 MPa iekārtām. Šādā spiediena līmenī standarta API veidgabali un komponenti vairs nav pietiekami — sistēmai jāizmanto patentēti īpaši augsta spiediena savienojumi (piemēram, Autoclave Engineers konusveida un vītņotie vai līdzvērtīgi), pēc pasūtījuma izgatavotas augstspiediena caurules ar stingru NDT (nesagraujošās testēšanas) dokumentāciju un specializētas blīvēšanas tehnoloģijas.

Jo175 MPa darbībai ir nepieciešamas stingrākas ražošanas pielaides un eksotiskāki materiāli (supersakausējumi, nokrišņiem rūdīti nerūsējošie tēraudi), izmaksu piemaksa salīdzinājumā ar 140 MPa iekārtām parasti ir 40–60%. Tomēr plašāks spiediena diapazons padara 175 MPa sūkņus piemērotus plašākam urbumu apstākļu klāstam, kas bieži vien attaisno ieguldījumus pakalpojumu uzņēmumiem, kas darbojas ar dažādiem aktīvu portfeļiem.

Kad izvēlēties 175 MPa

Norādiet 175 MPa īpaši augsta spiediena sūkni, ja jūsu darbība aptver urbumus ar spiedienu urbuma dibenā 110–150 MPa diapazonā; ja jūsu apkopes parkam jāspēj apstrādāt gan tradicionālos, gan netradicionālos urbumu veidus bez aprīkojuma modernizācijas; vai ja jūsu urbuma instrumentu inventārā ir iekļauti intervences instrumenti ar jaudu līdz 160 MPa. 175 MPa vērtējums ir plaši atzīts par nozares darba zirgu urbumu intervences un stimulācijas pakalpojumiem, un tam ir spēcīgs ražotāju atbalsts, detaļu pieejamība un trešo pušu apkopes infrastruktūra visā pasaulē.

Spiediena vērtējums 3: 250 MPa (36 000 psi) — Ekstrēma spiediena speciālists

Tipiski 250 MPa sūkņu pielietojumi

250 MPa (36 000 psi) sūkņi ir specializēti instrumenti, ko izmanto vissarežģītākajiem urbumu apstākļiem — dziļūdens, īpaši dziļūdens un ģeoloģiski sarežģītām rezervuāriem, kur parastās īpaši augstas spiediena iekārtas nevar sasniegt spiedienu, kas nepieciešams efektīvai urbuma iejaukšanās vai formācijas stimulēšanai. Galvenie pielietojumi ietver:

• Īpaši dziļūdens hidrauliskā plēšana— Dziļūdens un īpaši dziļūdens akām, kuru TVD pārsniedz 5500 metrus, ir nepieciešams ārkārtīgi augsts virsmas apstrādes spiediens, lai pārvarētu hidrostatiskā urbuma spiediena, cauruļveida berzes zudumu un formācijas plaisu gradienta kopējo ietekmi dziļumā. Lai sasniegtu šajos rezervuāros nepieciešamo 180–230 MPa urbuma dibena apstrādes spiedienu, ir nepieciešami 250 MPa sūkņi.
• HPHT (augsta spiediena un augstas temperatūras) urbumu intervences— Urbumi ar rezervuāra spiedienu, kas pārsniedz 140 MPa, un temperatūru, kas pārsniedz 150 °C, rada ārkārtējas problēmas gan iekārtām, gan personālam. Šādos apstākļos piemērota izvēle urbumu izveidei ir 250 MPa klases aprīkojums ar specializētiem augstas temperatūras blīvējumiem un metalurģiju.
• Zemūdens nabassaites hidrauliskā pastiprināšana— Dziļūdens zemūdens operācijās hidrauliskais spiediens, kas tiek piegādāts no virsmas pa garām nabassaites līnijām, cieš no ievērojamiem berzes zudumiem. 250 MPa nominālā spiediena paaugstināšanas sūkņi zemūdens sadales rāmī kompensē šos zudumus un uztur atbilstošu hidraulisko spiedienu instrumentā.
• Uzlabotas perforācijas sistēmas— Dažās dziļurbumu perforēšanas sistēmās tiek izmantotas hidrauliski darbināmas nesējsistēmas, kurām drošai darbībai nepieciešams īpaši augsts spiediens. 250 MPa sūkņi nodrošina garantētu spiedienu šiem specializētajiem instrumentiem.
• Skābo pakalpojumu aku integritātes pārbaude— Skābām (H₂S saturošām) akām periodiski jāveic integritātes pārbaude ar spiedienu, kas apstiprina urbuma galvas, noslēgvārsta un urbuma pabeigšanas mehānisko integritāti. 250 MPa testa sūkņi pārbauda spiedienu saturošo apvalku vissarežģītākajās skābās ekspluatācijas vidēs.

250 MPa sūkņu tehniskās īpašības

250 MPa hidrauliskais sūknis ir inženiertehnisks sasniegums, kas prasa absolūti augstākos komponentu konstrukcijas, materiālu izvēles, ražošanas precizitātes un kvalitātes nodrošināšanas standartus. Pie 250 MPa spiediena stīpas spriegums 10 mm iekšējā diametra augstspiediena līnijā sasniedz aptuveni 625 MPa, kas prasa superdupleksa nerūsējošā tērauda, ​​Inconel 625 vai titāna sakausējuma cauruļu izmantošanu ar frēzēšanas testu ziņojumiem un 100% NDT pārbaudi katram metinājumam.

Sūkņa šķidruma gala komponenti — mucas, vārsti, ligzdas un virzuļi — parasti tiek izgatavoti no kaltiem supersakausējuma sagatavēm un tiek pakļauti plašai termiskai apstrādei, virsmas rūdīšanai un apdares slīpēšanai, lai sasniegtu mikronu līmeņa pielaides, kas nepieciešamas uzticamai blīvēšanai šādā spiedienā.JoJebkurš mikroskopisks defekts augsta sprieguma apgabalā var izplatīties cikliskās slodzes ietekmē, tāpēc 250 MPa iekārtām piemēro stingrākus pārbaudes un testēšanas protokolus nekā jebkurai citai hidraulisko iekārtu klasei, tostarp hidrostatiskās izturības testēšanu līdz 1,25 × nominālajam spiedienam un kritisko metinājumu akustiskās emisijas testēšanu.

Kad izvēlēties 250 MPa

Norādiet 250 MPa īpaši augsta spiediena sūkni tikai tad, ja to pieprasa urbuma vai intervences instrumenta tehniskās prasības — proti, ja paredzams, ka spiediens urbuma dibenā pārsniegs 175 MPa vai ja zemūdens hidrauliskajām sistēmām ir nepieciešams paaugstināšanas spiediens virs 200 MPa, lai pārvarētu nabassaites berzes zudumus ūdens dziļumā, kas pārsniedz 2500 metrus. 250 MPa aprīkojuma ekspluatācijas un finansiālās izmaksas — augstākas iegādes izmaksas, specializētas apkopes prasības, ierobežojošākas apstrādes procedūras un ierobežota detaļu un servisa atbalsta pieejamība pasaulē — nozīmē, ka to nekad nevajadzētu norādīt kā vispārējas nozīmes “pārāk specifikācijas” izvēli. Piemaksa par 250 MPa jaudu virs 175 MPa parasti ir 80–120%, un kopējās īpašumtiesību izmaksas, ieskaitot speciālistu tehniķus un NDT pārbaudes prasības, var būt proporcionāli vēl augstākas.

Blakus esošo spiediena novērtējumu salīdzinājums

Kā noteikt pareizo spiediena novērtējumu jūsu naftas atradņu darbībai

1. darbība. Nosakiet maksimālo paredzamo spiedienu urbumā (MEWP)

Jebkura īpaši augstas efektivitātes urbuma sūkņa spiediena izvēles sākumpunkts ir stingra maksimālā paredzamā urbuma spiediena noteikšana visās plānotās darbības fāzēs. Tajā jāņem vērā rezervuāra spiediens mērķa dziļumā, šķidruma kolonnas hidrostatiskais spiediens, spiediens, kas nepieciešams plaisas uzsākšanai vai intervences veikšanai, un visi spiediena lēcieni, kas var rasties dinamisko darbību laikā, piemēram, tamponu pārbaudes, spiediena svārstību vai spiediena pārbaudes instrumenta aktivizēšanas laikā. MEWP ir jāaprēķina vai jānovērtē katram konkrētajam urbumam — vispārīgi īkšķa noteikumi nav pieņemami īpaši augstas efektivitātes urbuma darbības līmeņos.

2. darbība. Piemērojiet nepieciešamo drošības koeficientu

Lielākā daļa galveno naftas kompāniju urbumu kontroles standartu pieprasa vismaz 1,25 × drošības koeficientu starp sūkņa nominālo spiedienu un maksimālo plānoto darba spiedienu. Turklāt daudzas ekspluatācijas procedūras prasa, lai sūknis spētu piegādāt darba tilpumu (MEWP) ar plūsmas ātrumu, kas atbilst ekspluatācijas prasībām, nevis tikai pie nulles plūsmas. Vienmēr pārbaudiet, vai sūkņa spiediena un plūsmas līkne pie plānotā plūsmas ātruma joprojām nodrošina pietiekamu rezervi virs MEWP.

3. solis — saskaņošana ar jūsu urbuma instrumentu inventāru

Pirms sūkņa norādīšanas pārbaudiet savu urbuma instrumentu inventāru un atrodiet savā ekspluatācijas komplektā visaugstākā spiediena instrumentu. Sūknim jāspēj iedarbināt šo instrumentu pie maksimālā paredzamā urbuma spiediena, pie kāda instruments tiks izmantots — ne tikai atmosfēras urbuma apstākļos.JoInstrumenta efektīvā iedarbināšanas spiediena prasība palielinās līdz ar urbuma spiedienu (instrumentam ir jāpārvar urbuma spiediens, lai pārslēgtos), sūkņa nominālvērtībai jāpārsniedz urbuma spiediena un instrumenta iedarbināšanas spiediena starpības summa.

4. solis. Apsveriet savu pakalpojumu apjomu un aktīvu portfeli

Ja jūsu naftas atradņu pakalpojumu uzņēmums darbojas ar urbumu portfeli, kas aptver dažādus spiediena profilus, sūkņa specifikācijas lēmumam jāņem vērā šī portfeļa plašums. Uzņēmumam, kas darbojas tikai seklās parastajās urbumos, iespējams, nekad nebūs nepieciešama 250 MPa jauda. Tomēr uzņēmums, kas laiku pa laikam saņem līgumus par dziļūdens vai augsta spiediena urbumiem, var atklāt, ka 175 MPa parka elastība — ar neregulāru nomu vai speciālistu atbalstu 250 MPa situācijās — nodrošina labāku ieguldījumu atdevi nekā 250 MPa sūkņa iegāde, kas lielāko daļu laika darbojas krietni zem nominālās jaudas.

Bieži uzdotie jautājumi (BUJ)

Secinājums: Pielāgojiet sūkni akai, nevis otrādi

Jūsu īpaši augsta spiediena hidrauliskā sūkņa spiediena vērtējums ir vissvarīgākā specifikācija sūkņa izvēles procesā. Pārāk liela specifikācija rada nevajadzīgas izmaksas un sarežģītību; nepietiekama specifikācija rada drošības apdraudējumus un darbības traucējumus. Pareizā pieeja ir noteikt maksimālo paredzamo urbuma spiedienu jūsu mērķa pielietojumam, piemērot nepieciešamo drošības koeficientu, apstiprināt saderību ar jūsu urbuma instrumentu inventāru un izvēlēties zemākās veiktspējas sūkni, kas nodrošina atbilstošu rezervi — ne vairāk, ne mazāk. Norādot saistītos virziena vadības vārstus un hidrauliskos instrumentus jūsu īpaši augsta spiediena sūkņa sistēmai, pārliecinieties, ka visa hidrauliskā ķēde — no sūkņa līdz vārstam un izpildmehānismam — ir novērtēta un sertificēta kā integrēta sistēma. Aptver spiediena vērtējumus, kas ir saderīgi ar īpaši augsta spiediena naftas atradņu apkalpošanas pielietojumiem, un ietver īpašas produktu līnijas, kas izstrādātas īpaši augsta spiediena hidrauliskajām ķēdēm.

Vicks Hydraulicražo īpaši augsta spiediena hidrauliskos sūkņus ar jaudu no 140 MPa līdz 250 MPa, apkalpojot jūras, militāro, rūpnieciskās automatizācijas un naftas ieguves lietojumprogrammas sešās pasaules klases ražošanas līnijās ar gada jaudu vairāk nekā 80 000 lāpstiņu sūkņu. Konkrētas produktu sērijas ietverABT sērijas atsevišķie sūkņividēja spiediena lietojumiem unPV2R sērijapieprasītiem rūpnieciskiem lietojumiem. Visiem Vicks Hydraulic produktiem ir CCS, DNV, ABS, BV un LR sertifikāti, un uzņēmuma tehniskā komanda var palīdzēt izvēlēties sūkni, pamatojoties uz jūsu konkrētajiem urbuma parametriem un ekspluatācijas prasībām.