การวิเคราะห์อุปกรณ์บ่อน้ำมันและก๊าซ: ฟังก์ชั่นและโครงสร้างของสปูลปลอก, tees และ crosses

การแนะนำ

อุปกรณ์บ่อน้ำมันและก๊าซเป็นศูนย์กลางที่สำคัญที่เชื่อมต่อหลุมบ่อใต้ดินและระบบการผลิตพื้นผิว มันมีหน้าที่ทนต่อแรงดันสูงอุณหภูมิสูงและของเหลวกัดกร่อนจากใต้ดินในขณะที่มั่นใจว่าการควบคุมที่ปลอดภัยและการปฏิบัติการเบี่ยงเบน ในอุปกรณ์ Wellhead สปูลปลอกเสื้อยืดและข้ามมีบทบาทสำคัญ พวกเขาไม่เพียง แต่เป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ Wellhead เท่านั้น แต่ยังเป็นแกนหลักเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยและประสิทธิภาพของการดำเนินงาน

1. ฟังก์ชั่นและโครงสร้างของสปูลปลอก

ฟังก์ชั่นของสปูลปลอก
ตะปู เป็นองค์ประกอบที่มีแรงดันที่สำคัญในอุปกรณ์ Wellhead มันมักจะติดตั้งที่ด้านล่างของหลุมหัวระหว่างที่แขวนปลอก (แขวนปลอก) และ blowout preventer (BOP) และมีฟังก์ชั่นต่อไปนี้:
การแบกน้ำหนักของปลอก: ในระหว่างกระบวนการขุดเจาะแต่ละชั้นของปลอกจะได้รับการสนับสนุนโดยสปูลท่อเพื่อรับน้ำหนักและน้ำหนักของอุปกรณ์เสริม
บรรลุการปิดผนึกความดัน: มีช่องใส่ท่อหลายตัว (ช่องใส่ท่อ) ที่หลุม สปูลของปลอกประสบความสำเร็จในการปิดผนึกอย่างอิสระของช่องใส่ท่อในแต่ละระดับโดยการติดตั้งที่แขวนและอุปกรณ์ปิดผนึกเพื่อป้องกันการไหล่ของน้ำมันและก๊าซ
การจัดหาอินเทอร์เฟซสำหรับการดำเนินการวงแหวน: เต้าเสียบด้านข้างของสปูลของปลอกสามารถเชื่อมต่อกับวาล์วระบายน้ำและอุปกรณ์ตรวจสอบความดันซึ่งสะดวกสำหรับการถ่วงน้ำหนักแบบวงแหวนการระบายน้ำหรือการตรวจสอบ
คุณสมบัติเชิงโครงสร้าง
ร่างกายหลัก: ปลอมแปลงด้วยเหล็กกล้าอัลลอยที่มีความแข็งแรงสูง (วัสดุทั่วไป AISI 4130) มีความต้านทานแรงดันสูงและความต้านทานต่อแรงกระแทก แรงกดดันในการทำงานมักจะอยู่ระหว่าง 2,000 psi และ 15,000 psi
อุปกรณ์แขวน: ตัวแขวนปลอกถูกติดตั้งภายในเพื่อแก้ไขสตริงปลอกที่ลดลง
ระบบการปิดผนึก: รูปแบบการปิดผนึกทั่วไป ได้แก่ ซีลโลหะซีลยางหรือซีลรวมเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพการปิดผนึกแรงดันสูงของวงแหวน
เต้าเสียบด้านข้าง: โดยทั่วไปจะมีการกำหนดค่าร้านค้าสองหรือสี่ด้านสำหรับการติดตั้งวาล์วเกจวัดความดันและอุปกรณ์ระบายน้ำ มาตรฐานอินเตอร์เฟสมักจะสอดคล้องกับข้อกำหนดการเชื่อมต่อหน้าแปลน API 6A

2. ฟังก์ชั่นและโครงสร้างของเสื้อยืดและข้าม

ภาพรวมฟังก์ชั่น
Tees และ Crosses เป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบ Wellhead และ Manifold พวกเขามักจะติดตั้งในสำลักท่อร่วมท่อร้าวหรืออุปกรณ์ทดสอบ ฟังก์ชั่นหลัก ได้แก่ :
การเบี่ยงเบนของของเหลวและการบรรจบกัน: นำทาง Wellhead ผลิตของเหลวไปยังทิศทางที่แตกต่างกันเช่นวาล์วสำลักปั๊มร้าวอุปกรณ์ทดสอบ ฯลฯ หรือผสานของเหลวหลายอย่างและขนส่งไปยังระบบประมวลผลที่ตามมา
การตรวจสอบและควบคุมความดัน: ติดตั้งมาตรวัดความดันหรือเซ็นเซอร์ผ่านพอร์ตด้านข้างเพื่อให้ได้การตรวจสอบความดันแบบเรียลไทม์และให้ความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน
เชื่อมต่ออุปกรณ์ปฏิบัติการหลายอย่าง: ภายใต้สภาพการทำงานที่ซับซ้อนเช่นการแตกหักการเป็นกรดและการซ่อมแซมที่ดีเสื้อยืดและไม้กางเขนสามารถกำหนดค่าได้อย่างยืดหยุ่นเพื่อตอบสนองความต้องการของการดำเนินงานแบบขนานหลายทาง
ความแตกต่างระหว่างเสื้อยืดและไม้กางเขน
Tees (Tees): มีทางเข้าหนึ่งอันและสองช่องในรูปร่าง "T" เหมาะสำหรับการเบี่ยงเบนหรือการฉีดของเหลวแบบสาขาเดียว
Crosses (สี่ทาง): มีหนึ่งขาเข้าและสามช่องในรูปร่าง "ข้าม" เหมาะสำหรับสภาพการทำงานแบบขนานหลายทางเช่นการเชื่อมต่อการควบคุมปริมาณการแตกหักและท่อความดันกลับในเวลาเดียวกัน
คุณสมบัติโครงสร้างและการออกแบบ
กระบวนการผลิต: ใช้เหล็กปลอมที่มีความแข็งแรงสูงใช้ความร้อนเพื่อปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานต่อแรงกระแทกและพื้นผิวมักจะได้รับการรักษาด้วยการเคลือบป้องกันการกัดกร่อน
วิธีการเชื่อมต่อ: วิธีการเชื่อมต่อทั่วไปรวมถึงการเชื่อมต่อหน้าแปลน API, การเชื่อมต่อแบบเธรดหรือการเชื่อมต่อที่หนีบอย่างรวดเร็วซึ่งสะดวกสำหรับการติดตั้งอย่างรวดเร็วและถอดประกอบบนเว็บไซต์
การออกแบบโพรงภายใน: ช่องไหลภายในได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อลดความต้านทานการไหลและการกัดเซาะและเพิ่มอายุการใช้งาน สำหรับสภาพการแตกหักผนังด้านในสามารถพ่นด้วยวัสดุทนต่อการสึกหรอเพื่อต้านทานการพังทลายของทราย
ระดับความดัน: ระดับความดันทั่วไปคือ 5,000 psi, 10,000 psi และ 15,000 psi ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการความดันที่แตกต่างกัน

3. การทำงานร่วมกันของทั้งสามในระบบ Wellhead

สปูลปลอก, เสื้อยืดและข้ามไม่ได้ทำงานอย่างอิสระ แต่ทำงานร่วมกันในการดำเนินงาน Wellhead:
สปูลปลอกให้แบริ่งและการปิดผนึกพื้นฐาน: มันถือเป็น "โครงกระดูก" ของโครงสร้าง Wellhead รองรับอุปกรณ์ด้านบนและแยกแรงกดดันวงแหวนที่แตกต่างกัน
Tees และ Crosses การจัดสรรของเหลวและการควบคุมความดันอย่างสมบูรณ์: ผ่านการออกแบบหลายออฟไลน์พวกเขาสามารถทำให้ของเหลวเบี่ยงเบนความดันตรวจจับความดันและการเข้าถึงอุปกรณ์ภายนอก
ความปลอดภัยและความยืดหยุ่นของระบบโดยรวม: การออกแบบแบบแยกส่วนนี้ทำให้การปรับตัวได้ดีมากเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการปฏิบัติงานที่แตกต่างกันเช่นการขุดเจาะการแตกหักการซ่อมแซมและการทดสอบ

4. มาตรฐานวัสดุและคำแนะนำการเลือก

ข้อกำหนดมาตรฐาน
API 6A: "Wellhead Equipment and Christmas Trees" เป็นมาตรฐานสากลหลักสำหรับการออกแบบการผลิตและการทดสอบอุปกรณ์ Wellhead
ISO 10423: มาตรฐานสากลเทียบเท่ากับ API 6A ซึ่งใช้กับอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซทั่วโลก
NACE MR0175: ข้อกำหนดของวัสดุสำหรับสภาวะ HT เพื่อป้องกันการแตกร้าวของไฮโดรเจนซัลไฟด์
การเลือกวัสดุ
สภาวะปกติ: AISI 4130 Forged Steel มีความแข็งแรงสูงและความเหนียวดี
สภาพเปรี้ยว: ใช้ CRA (โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน) หรือสแตนเลสเช่น 410SS, 17-4ph, เพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน
เงื่อนไขความดันสูงและอุณหภูมิสูง (HPHT): เหล็กกล้าอัลลอยหรือโลหะผสมที่ใช้นิกเกิลพิเศษเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเสถียรในระยะยาว
จุดเลือก
เลือกระดับความดันที่เหมาะสม (2,000 psi ~ 15,000 psi) ตามความดันของ Wellhead
เลือกวัสดุตามสภาพการทำงาน (สื่อการกัดกร่อนอุณหภูมิการขัด)
พิจารณามาตรฐานอินเตอร์เฟสและความเข้ากันได้ของระบบ Wellhead (ขนาดหน้าแปลน API 6A)

5. แนวโน้มในอนาคต

ความสามารถในการปรับตัวที่มีความดันสูงและอุณหภูมิสูง: ด้วยการพัฒนาน้ำมันและก๊าซที่ไม่เป็นทางการอุปกรณ์ Wellhead ต้องมีความสามารถในการรับแรงดันมากกว่า 20,000 psi
ปรับปรุงการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอ: ใช้วัสดุขั้นสูงและกระบวนการเคลือบเพื่อเพิ่มอายุการใช้งานอุปกรณ์
การพัฒนาอัจฉริยะ: เซ็นเซอร์ตรวจสอบความดันแบบบูรณาการเพื่อให้ได้การรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์และการควบคุมระยะไกลที่ Wellhead ปรับปรุงระดับความปลอดภัยและระบบอัตโนมัติ