Разбирање на ултра-високите притисоци во хидрауликата на нафтените полиња

Пред да се навлеземе во специфичните оценки на притисокот, важно е да се разбере што значи „ултра висок притисок“ во контекст на услугите на нафтените полиња и зошто изборот на оценка на притисокот е одлука што носи значајни безбедносни, оперативни и финансиски последици.

Конвенционалните индустриски хидраулични системи обично работат под притисоци до 35 MPa (5.000 psi). Опремата за сервисирање на бунари под висок притисок може да работи во опсег од 70–105 MPa (10.000–15.000 psi). Ултра високиот притисок, како што е дефиниран во контекст на нафтени полиња, започнува од приближно 140 MPa (20.000 psi) и се протега многу подалеку - до системи со притисок од 250 MPa (36.000 psi) и погоре. На овие нивоа на притисок, потребната наука за материјали, квалитет на производство на компоненти и дисциплина за дизајн на системот се категорично различни од стандардната хидраулична пракса.

БидејќиЕнергијата складирана во хидрауличниот систем се скалира со квадратот на работниот притисок, систем од 250 MPa складира приближно три пати повеќе енергија по единица волумен од систем од 140 MPa при иста брзина на проток. Оваа складирана енергија е она што ја прави UHP опремата способна за извршување на тешки задачи со бунар - но исто така е она што ги прави грешките во оценувањето на притисокот катастрофално опасни. Цевка, фитинг или заптивка оценета за 140 MPa што е случајно изложена на 200 MPa ќе пукне насилно, претставувајќи сериозен ризик за персоналот и опремата.

Номинален притисок 1: 140 MPa (20.000 psi) — UHP стандард на почетно ниво

Типични апликации за пумпи од 140 MPa

Пумпите со номинален притисок од 140 MPa (20.000 psi) претставуваат влезен праг за вистинска услуга на нафтени полиња со ултра висок притисок. Тие најчесто се специфицирани за:

• Активирање на вентилот за бунар и елка— Многу дизајни на вентили на главата на бунарот бараат хидрауличен притисок во опсег од 70–140 MPa за сигурно активирање при итно исклучување. Пумпата со номинална моќност од 140 MPa обезбедува соодветна маргина над овие барања.
• Тестирање на притисок на жичен подмачкувач— Подмачкувачите за жичени цевки мора да бидат тестирани под притисок според документирани вредности (обично 1,5 пати од максималниот очекуван притисок во бунарот) пред секое распоредување. Пумпи од 140 MPa најчесто се користат за оваа намена во бунари со умерени оценки на притисок.
• Операции за површинска стимулација пред испирање— Некои фази на претходно испирање за закиселување и стимулација на матрицата, особено во формации со ниска пропустливост, бараат притисоци до приближно 120 MPa. Пумпа со номинална моќност од 140 MPa ја обезбедува потребната работна маргина.
• Алатки за хидраулично поставување (среден опсег)— Алатите за поставување за пакери, мостовни приклучоци и мерачи во дупнатини во плитки до средно длабоки бунари често се оценети за притисок на активирање од 140 MPa.
• Тестирање на BOP акумулатор пред полнење— Подводните и површинските шишиња за акумулатор на BOP мора периодично да се проверуваат за интегритет на притисокот пред полнење со употреба на хидраулични пумпи за тестирање.

Технички карактеристики на пумпи од 140 MPa

Хидрауличните пумпи оценети за работа од 140 MPa се обично со аксијален или радијален клипен дизајн, користејќи цевки и клипови од високолегиран челик со третмани за површинско стврднување (како што се стврднување на куќиштето или нитрирање) за да се спротивстават на ефектите од ерозија и замор при работа со висок притисок. Технологијата за запечатување на ова ниво на притисок обично вклучува Parker, Seal или еквивалентни PTFE или сложени заптивки од производителот оценети за континуирана работа од 140 MPa. Vicks Hydraulic'sцелосен асортиман на производи за пумпиГи опфаќа сите вообичаени оценки на притисок за апликации за услуги на нафтените полиња.

Бидејќи140 MPa е во опсегот на можности на прецизно машински обработените компоненти со користење на воспоставени производствени процеси, пумпите во оваа класа се генерално покомерцијално достапни, имаат пократко време на испорака и се поддржани од поширока мрежа на сервисни објекти од алтернативите со повисок рејтинг. Глобалниот синџир на снабдување за хидраулични компоненти од 140 MPa - фитинзи, црева, адаптери и заптивки - е развиен и добро снабден.

Кога да изберете 140 MPa

Изберете пумпа со ултра висок притисок од 140 MPa кога вашиот максимален очекуван притисок во бунарот (MEWP) не надминува приближно 95 MPa и вашите оценки за притисок на алатката во бунарот остануваат во овој опсег. Оценката од 140 MPa обезбедува фактор на безбедност од 1,4–1,5× над типичните максимални работни притисоци, што ги задоволува барањата за маргина на безбедност на повеќето процедури за контрола на бунари на оперативните компании. Ако вашето работење вклучува барања за здравје и безбедност регулирани одAPI стандарди, пумпа од 140 MPa е минималната спецификација за интервенција на бунари со UHP.

Оценка на притисок 2: 175 MPa (25.400 psi) — Средно ниво на работа за бунари под висок притисок

Типични примени за пумпи од 175 MPa

Пумпите од 175 MPa (25.400 psi) го заземаат средниот слој на услуги за нафтени полиња со ултра висок притисок и се најразновидна спецификација за модерни флоти за интервенција на бунари. Тие најчесто се користат за:

• Хидраулично фрактурирање (фрактурирање под висок притисок)— Во неконвенционални формации на шкрилест гас и цврста нафта, притисокот на фрактура често достигнува 70–140 MPa на површината, при што притисокот на дното на бунарите надминува 140 MPa. Номиналната пумпа од 175 MPa обезбедува маргина потребна за постигнување на целните притисоци на фрактура во неконвенционални бунари со средна длабочина (обично 3.000–5.500 метри TVD).
• Операции за вклучување и напуштање (P&A)— Затнувањето и напуштањето на бунарите бара поставување цементни чепови и механички бариери на одредени длабочини во дупчалката. Некои алатки за интервенција P&A — вклучувајќи ги алатките за поставување механички чепови и системите whipstock — бараат притисоци за активирање до 160 MPa, што ги прави 175 MPa соодветниот номинален притисок на пумпата.
• Чистење на бунар од намотани цевки— Отстранувањето на бигор, песок и остатоци од бунари со употреба на алатки за млазници под висок притисок бара притисок на пумпата што може да го надмине притисокот во бунарот на длабочина, а воедно да обезбеди доволна сила на млазници за ефикасно чистење. 175 MPa е вообичаена спецификација за пакетите пумпи за чистење CT.
• Подводна хидраулична погонска единица (HPU) за засилување— Подводните BOP и дрвенести системи се напојуваат со површинска HPU хидраулична течност испорачана преку умбиликални цевки. Загубите од триење кај долгите умбиликални цевки можат да го намалат ефективниот притисок кај подводната алатка. Пумпа со номинална јачина од 175 MPa може да ги компензира овие загуби, додека одржува соодветен притисок при активирање на алатката на длабочини до приближно 3.000 метри длабочина на вода.
• Ослободување на чеп за цементирање под висок притисок— Операциите на цементирање во бунари со висок градиент на пукнатини бараат прецизна контрола на притисокот за да се избегне губење на циркулацијата. Пумпи од 175 MPa се специфицирани за активирање на главата за цементирање во предизвикувачки формации.

Технички карактеристики на пумпи од 175 MPa

Пумпите што работат на 175 MPa бараат значително пософистицирано инженерство на компоненти од единиците од 140 MPa. На ова ниво на притисок, стандардните API фитинзи и компоненти повеќе не се соодветни - системот мора да користи сопственички ултра-високи приклучоци (како што се конусни и навојни врски на Autoclave Engineers или еквивалентни), цевки за висок притисок произведени по нарачка со ригорозна документација за NDT (недеструктивно тестирање) и специјализирани технологии за заптивање.

БидејќиРаботата со 175 MPa бара построги производствени толеранции и поегзотични материјали (суперлегури, не'рѓосувачки челици стврднати со врнежи), премијата на трошоците за опрема од 140 MPa е обично 40-60%. Сепак, поширокиот опсег на притисок ги прави пумпите од 175 MPa погодни за поширок опсег на услови на бунар, што често ја оправдува инвестицијата за услужни компании кои работат во различни портфолија на средства.

Кога да изберете 175 MPa

Наведете пумпа со ултра висок притисок од 175 MPa кога вашето работење опфаќа бунари со притисок на дното од бунарите во опсегот од 110–150 MPa; кога вашата флота за сервисирање мора да биде способна да ракува и со конвенционални и со неконвенционални типови бунари без надградби на опремата; или кога вашиот инвентар на алатки за дупчење вклучува алатки за интервенција со оценка до 160 MPa. Оценката од 175 MPa е широко призната како работна сила во индустријата за услуги за интервенција и стимулација на бунари и ужива силна поддршка од производителот, достапност на делови и инфраструктура за одржување од трети страни на глобално ниво.

Оценка на притисок 3: 250 MPa (36.000 psi) — Специјалист за екстремен притисок

Типични апликации за пумпи од 250 MPa

Пумпите со номинална моќност од 250 MPa (36.000 psi) се специјализирани алатки што се користат за најсложените услови на бунар - длабоки води, ултрадлабоки води и геолошки предизвикувачки резервоари каде што конвенционалната UHP опрема не може да ги постигне притисоците потребни за ефикасна интервенција на бунар или стимулација на формирање. Клучните примени вклучуваат:

• Ултра-длабочинско хидраулично фрактурирање— Длабоките и ултрадлабоките бунари со TVD што надминува 5.500 метри бараат екстремно висок притисок за површинска обработка за да се надминат комбинираните ефекти од хидростатскиот притисок во бунарот, загубите од триење во цевките и градиентот на фрактура на формацијата на длабочина. Потребни се пумпи од 250 MPa за да се постигнат притисоците за обработка на дното од 180–230 MPa потребни во овие резервоари.
• Интервенции на HPHT (Висок притисок и висока температура) бунари— Бунарите со притисок во резервоарот што надминува 140 MPa и температури над 150°C претставуваат екстремни предизвици и за опремата и за персоналот. Опремата со оценка од 250 MPa со специјализирани заптивки за висока температура и металургија е соодветен избор за интервенција на бунари во овие услови.
• Подводно умбиликално хидраулично засилување— При подводни операции во длабока вода, хидрауличниот притисок што се испорачува од површината преку долги умбиликални цевки трпи значителни загуби од триење. Бустер пумпи со номинална моќност од 250 MPa на подводната дистрибутивна рамка ги компензираат овие загуби и одржуваат соодветен хидрауличен притисок на алатот.
• Напредни системи за перфорирање— Некои системи за перфорирање на длабоки дупки користат хидраулично погонски системи за носење кои бараат ултра висок притисок за сигурно работење. Пумпите со номинална јачина од 250 MPa го обезбедуваат гарантираниот притисок за овие специјализирани алатки.
• Тестирање на интегритетот на бунарите за кисели сервисни бунари— Киселите бунари (со H₂S) бараат периодично тестирање на интегритетот на притисоци што ја потврдуваат механичката интегритет на главата на бунарот, елката и завршувањето на дупчењето. Тест пумпи од 250 MPa ја потврдуваат обвивката што го содржи притисокот во најсложените кисели работни средини.

Технички карактеристики на пумпи од 250 MPa

Хидраулична пумпа со номинална моќност од 250 MPa е инженерско достигнување кое бара апсолутно највисоки стандарди за дизајн на компоненти, избор на материјали, прецизност на производството и обезбедување квалитет. При 250 MPa, обрачниот напон во линија со висок притисок со внатрешен дијаметар од 10 mm достигнува приближно 625 MPa — што бара употреба на супер дуплекс нерѓосувачки челик, Inconel 625 или цевки од титаниумска легура со извештаи од тест за мелење и 100% NDT инспекција на секој завар.

Крајните компоненти на пумпата до флуидот - цевки, вентили, седишта и клипови - обично се машински изработени од ковани празнини од суперлегури и се подложуваат на обемна термичка обработка, површинско стврднување и завршно брусење за да се постигнат толеранциите на ниво на микрон потребни за сигурно запечатување при овој притисок.БидејќиСекој микроскопски дефект во област со висок стрес може да се шири под циклично оптоварување, опремата од 250 MPa е предмет на поригорозни протоколи за инспекција и тестирање од која било друга класа на хидраулична опрема, вклучувајќи тестирање на хидростатска отпорност до номинален притисок од 1,25 × и тестирање на акустична емисија на критични заварувања.

Кога да изберете 250 MPa

Наведете пумпа со ултра висок притисок од 250 MPa само кога техничките барања на бунарот или алатката за интервенција го бараат тоа - поточно, кога се очекува притисокот на дното на бунарот да надмине 175 MPa или кога подводните хидраулични системи бараат притисок на зголемување над 200 MPa за да се надминат загубите од умбиликално триење на длабочина на вода што надминува 2.500 метри. Оперативните и финансиските трошоци за опрема од 250 MPa - повисоки трошоци за набавка, специјализирани барања за одржување, порестриктивни процедури за ракување и ограничена глобална достапност на делови и сервисна поддршка - значи дека никогаш не треба да се специфицира како избор за општа намена „прекумерни спецификации“. Премијата за капацитет од 250 MPa над 175 MPa е обично 80-120%, а вкупните трошоци за сопственост, вклучувајќи ги специјализираните техничари и барањата за инспекција на NDT, можат да бидат уште повисоки пропорционално.

Споредба на притисокот еден до друг

Како да го одредите точниот притисок за вашата работа на нафтено поле

Чекор 1 — Идентификување на максималниот очекуван притисок во бунарот (MEWP)

Почетната точка за избор на притисок на секој UHP пумпа е строго одредување на максималниот очекуван притисок во бунарот во сите фази од планираната операција. Ова мора да го земе предвид притисокот во резервоарот на целната длабочина, хидростатскиот притисок на колоната со флуид, притисокот потребен за иницирање на пукнатина или извршување на интервенцијата и сите скокови на притисок што можат да се појават за време на динамички операции како што се бришење, пренапон или активирање на алатка тестирана под притисок. MEWP мора да се пресмета или процени за секој специфичен бунар - генеричките правила не се прифатливи на UHP оперативни нивоа.

Чекор 2 — Применете го потребниот фактор на безбедност

Повеќето големи стандарди за контрола на бунари на нафтените компании бараат минимум фактор на безбедност од 1,25× помеѓу номиналниот притисок на пумпата и максималниот планиран работен притисок. Дополнително, многу оперативни процедури бараат пумпата да биде способна да го испорача MEWP со брзина на проток што ги исполнува оперативните барања - не само при нулти проток. Секогаш проверувајте дали кривата на притисок-проток на пумпата при планираната брзина на проток сè уште обезбедува соодветна маргина над MEWP.

Чекор 3 — Усогласете се со вашиот инвентар на алатки за дупчење

Пред да наведете пумпа, ревидирајте го вашиот инвентар на алатки за дупчење и идентификувајте ја алатката со највисок номинален притисок во вашиот оперативен комплет. Пумпата мора да биде способна да ја активира оваа алатка при максималниот очекуван притисок во бунарот при кој ќе се користи алатката - не само во атмосферски услови на бунарот.БидејќиПотребниот ефективен притисок за активирање на алатката се зголемува со притисокот во бунарот (алатот мора да го надмине притисокот во бунарот за да се помести), номиналната моќност на пумпата мора да го надмине збирот од притисокот во бунарот и разликата во притисокот за активирање на алатката.

Чекор 4 — Разгледајте го вашиот опсег на услуги и портфолио на средства

Доколку вашата компанија за услуги на нафтени полиња работи низ портфолио на бунари што опфаќаат низа профили на притисок, одлуката за спецификација на пумпата треба да ја земе предвид ширината на тоа портфолио. Компанија што работи исклучиво во плитки конвенционални бунари можеби никогаш нема да бара капацитет од 250 MPa. Сепак, компанија што повремено добива договори за длабоки води или HPHT бунари може да открие дека флексибилноста на флота од 175 MPa - со повремено изнајмување или специјалистичка поддршка за ситуации од 250 MPa - обезбедува подобар поврат на инвестицијата отколку купувањето пумпа од 250 MPa што поголемиот дел од своето време го поминува работејќи далеку под својата номинална способност.

Често поставувани прашања (ЧПП)

Заклучок: Усогласете ја пумпата со бунарот, а не обратно

Номиналниот притисок на вашата хидраулична пумпа со ултра висок притисок е најзначајната спецификација во процесот на избор на пумпа. Преголемото спецификирање додава непотребни трошоци и сложеност; недоволното спецификирање создава безбедносни опасности и оперативни неуспеси. Правилниот пристап е да се одреди максималниот очекуван притисок во бунарот за вашата целна апликација, да се примени потребниот фактор на безбедност, да се потврди компатибилноста со вашиот инвентар на алатки за дупчење и да се избере пумпата со најниска оценка што обезбедува соодветна маргина - ни повеќе, ни помалку. При специфицирање на поврзаните вентили за насочна контрола и хидрауличните алатки за вашиот UHP пумписки систем, осигурајте се дека целото хидраулично коло - од пумпа до вентил до актуатор - е оценето и сертифицирано како интегриран систем. Опфаќа номинални вредности на притисок компатибилни со UHP апликации за услуги на нафтени полиња и вклучува специфични линии на производи дизајнирани за хидраулични кола со ултра висок притисок.

Викс Хидрауличнипроизведува хидраулични пумпи со ултра висок притисок со номинална моќност од 140 MPa до 250 MPa, кои служат за поморски, воени, индустриска автоматизација и нафтени полиња низ шест производствени линии од светска класа со годишен капацитет од над 80.000 пумпи со крила. Специфичните серии на производи вклучуваатЕдинечни пумпи од серијата ABTза апликации со среден притисок иСерија PV2Rза индустриски апликации со голема побарувачка. Сите производи на Vicks Hydraulic носат сертификати CCS, DNV, ABS, BV и LR, а техничкиот тим на компанијата може да ви помогне при изборот на пумпа врз основа на вашите специфични параметри на бунарот и оперативните барања.