จะเลือกประเดิมแกนสปูลปลอกที่เหมาะสมและหัวตัด Frac สำหรับบริการเปรี้ยวได้อย่างไร

การเลือกแกนม้วนปลอก ตัวประเดิม ไม้กางเขน และหัว Frac ที่เหมาะสมสำหรับบริการเปรี้ยว

การแตกหักด้วยไฮดรอลิกในหลุมที่มีไฮโดรเจนซัลไฟด์ () เป็นหนึ่งในงานที่มีความต้องการมากที่สุดในการพัฒนาน้ำมันและก๊าซ ในสภาพแวดล้อม "บริการเปรี้ยว" เหล่านี้ ให้เลือกสิ่งที่ถูกต้อง ท่อปลอก, ประเดิม, ไม้กางเขนและหัว Frac การประกอบต้องมีการเคลื่อนไหวเกินกว่าระดับแรงดันพื้นฐาน โดยไม่คำนึงถึงคุณสมบัติทางโลหะวิทยาที่เฉพาะเจาะจง อุปกรณ์เหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานอาจประสบกับภัยพิบัติจากความเครียดซัลไฟด์ (SSC) ได้ในเวลาอันสั้น เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน ลดเวลาที่ไม่ก่อให้เกิดผลผลิต (NPT) และปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบที่เข้มงวด ทีมวิศวกรจะต้องประเมินอุปกรณ์ตามวัสดุศาสตร์ มาตรฐานการผลิต และเทคโนโลยีการปิดผนึกขั้นสูง

การประเมินภัยคุกคามที่ซ่อนอยู่ของการบริการเปรี้ยวใน Fracking

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ไม่เพียงแต่เป็นพิษสูงเท่านั้น ผลกระทบต่อการกัดกร่อนของโลหะถือเป็นการหลอกลวงที่ไม่เหมือนใคร ในสภาพแวดล้อมที่มีรสเปรี้ยว ความชื้นจะทำปฏิกิริยาเพื่อปล่อยไฮโดรเจนอะตอมออกมา ซึ่งแทรกซึมเข้าไปในโครงสร้างโครงตาข่ายของเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงได้ง่าย ส่งผลให้วัสดุเปราะ

• กลไกทางกายภาพของ SSC: ซึ่งแตกต่างจากการกัดกร่อนสม่ำเสมอ ซึ่งทำให้โลหะบางลงเมื่อเวลาผ่านไป SSC มักเกิดขึ้นอย่างกะทันหันโดยไม่มีการเตือนด้วยภาพล่วงหน้า สำหรับก แฟรค เฮด ที่ทำงานต่ำกว่า 10,000 หรือ 15,000 PSI การแตกหักดังกล่าวทำให้เกิดการระเบิดครั้งใหญ่ ดังนั้นการเลือกอุปกรณ์สำหรับบริการเปรี้ยวจึงมุ่งเน้นไปที่การเสียสละระดับความแข็งของวัสดุเพื่อให้ได้ความเหนียวที่สูงขึ้นและความต้านทานต่อการเปราะของไฮโดรเจน
• ผลเสริมฤทธิ์กันของการกัดเซาะและการกัดกร่อน: ในระหว่างการแตกหัก พร็อพเพนท์ (ทราย) ที่มีความเร็วสูงจะกัดเซาะผนังภายในอย่างต่อเนื่อง ประเดิมและไม้กางเขน . ในบ่อที่มีรสเปรี้ยว การเสียดสีนี้จะดึงฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวโลหะออกไป และเร่งปฏิกิริยาทางเคมีของบนพื้นผิวโลหะสด วงจร “การกัดเซาะ-การกัดกร่อน” นี้จำเป็นต้องใช้การป้องกันการเจาะภายในขั้นสูง เช่น การหุ้มอินโคเนล เพื่อสร้างความสมดุลระหว่างความต้านทานการแตกร้าวกับความต้านทานการสึกหรอ

มาตรฐานการเลือกแกนหลัก: การบูรณาการเชิงลึกของ NACE MR0175 และ API 6A

เมื่อเลือกก ปลอกสปูลประเดิมและไม้กางเขน แฟรค เฮด จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าซัพพลายเออร์ได้ให้การรับรองวัสดุที่สอดคล้องกับข้อกำหนดเฉพาะระดับสากลชั้นนำ หากไม่สามารถตรวจสอบมาตรฐานทั้งสองนี้ได้ อุปกรณ์จะมีความเสี่ยงในการปฏิบัติงานที่ยอมรับไม่ได้

1. ข้อกำหนดด้านความแข็งของ NACE MR0175 / ISO 15156

นี่คือ "มาตรฐานทองคำ" ที่ได้รับการยอมรับทั่วโลกสำหรับการเลือกใช้วัสดุในสภาพแวดล้อมที่มีรสเปรี้ยว โดยกำหนดตัวบ่งชี้ทางโลหะวิทยาเฉพาะที่ส่วนประกอบที่เป็นโลหะต้องตอบสนองเมื่อสัมผัสกับของเหลวแบริ่ง

• ขีดจำกัดความแข็ง: สำหรับเหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำส่วนใหญ่ที่ใช้ในการผลิต ฟรัค ครอสส์ (เช่น AISI 4130) NACE กำหนดให้มีความแข็งสูงสุดที่ 22 เหล็กแผ่นรีดร้อน (ร็อคเวลล์ ซี). วัสดุที่แข็งเกินไปอาจมีความต้านทานแรงดึงสูง แต่มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวได้ง่ายเมื่อมี
• ข้อจำกัดขององค์ประกอบทางเคมี: มาตรฐานยังจำกัดปริมาณนิกเกิลอย่างเคร่งครัด (โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 1%) เนื่องจากความเข้มข้นของนิกเกิลสูงสามารถเพิ่มความไวต่อการแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจนในโลหะผสมบางชนิดได้อย่างมาก

2. การจับคู่ที่แม่นยำของคลาสวัสดุ API Spec 6A

API 6A แบ่งประเภทอุปกรณ์ออกเป็นประเภทวัสดุต่างๆ ตามการกัดกร่อนของของเหลว สำหรับการดำเนินการแยกเปรี้ยว ผู้ซื้อควรให้ความสำคัญกับสิ่งต่อไปนี้:

• คลาส DD และ EE: เหล่านี้เป็นระดับเริ่มต้นสำหรับการบริการเปรี้ยว โดยกำหนดให้ชิ้นส่วนโลหะทั้งหมดปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความร้อนและความแข็งของ NACE อย่างเคร่งครัด
• คลาส FF และ HH: สำหรับการดำเนินงานที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงหรือระยะยาว คลาส HH อุปกรณ์ถือเป็นแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรม คุณสมบัติหน่วยเหล่านี้ อินโคเนล 625 หรือการเคลือบโลหะผสมประสิทธิภาพสูงอื่น ๆ บนพื้นผิวที่เปียกทั้งหมด แม้ว่าต้นทุนการจัดซื้อเริ่มแรกจะสูงกว่า แต่อายุการใช้งานที่เหนือกว่าในของเหลว frac ที่ซับซ้อนและความเข้มข้นสูงจะช่วยลดต้นทุนตลอดอายุการใช้งานได้อย่างมาก โดยการป้องกันการเปลี่ยนอุปกรณ์ก่อนเวลาอันควร

คู่มือการเลือก: บริการเปรี้ยวเทียบกับพารามิเตอร์อุปกรณ์บริการมาตรฐาน

เพื่อแสดงให้เห็นความแตกต่างทางเทคนิคด้วยสายตา เราได้รวบรวมตารางต่อไปนี้เพื่อใช้อ้างอิงในการคัดเลือกทางวิศวกรรม:

คุณสมบัติการออกแบบขั้นสูงของชุดประกอบหัว Frac แบบรวม

ในงานพร่าพรายที่มีแรงดันสูงพิเศษ การซ้อนส่วนประกอบมาตรฐานอาจไม่เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย ทันสมัย แฟรค เฮด การออกแบบได้พัฒนาไปสู่การบูรณาการและการเคลือบที่มีประสิทธิภาพสูง

เทคโนโลยีการหุ้ม CRA (โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน)

ในบ่อเปรี้ยวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ผู้ผลิตจะใช้กระบวนการ "การหุ้มรอยเชื่อม" หรือ "การหุ้ม" ชั้นของโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งมีความหนาประมาณ 3 มม. ถูกเชื่อมเข้ากับช่องปิดผนึกของ ปลอกสปูล และเส้นทางการไหลสายกลางของ แฟรค เฮด .

• ข้อได้เปรียบหลัก: สิ่งนี้ทำให้อุปกรณ์มีความแข็งแรงเชิงโครงสร้างของเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำรวมกับความต้านทานการกัดกร่อนของนิกเกิลบริสุทธิ์ที่ใกล้เคียงกัน สำหรับพื้นที่ปิดผนึก วิธีนี้สามารถป้องกันการรั่วไหลระดับไมโครที่เกิดจากการกัดกร่อนแบบรูพรุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นเรื่องของความเป็นและความตายเมื่อปรากฏที่ไซต์งาน

Frac Crosses แบบรวมและการเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมต่อ

สำหรับบริการเปรี้ยว หลักการสูงสุดของการออกแบบทางวิศวกรรมคือการลดจำนวนเส้นทางการรั่วไหลที่อาจเกิดขึ้น

• การลดการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลน: ใช้ชิ้นเดียว Frac Cross แบบรวม แทนที่จะเป็นหลายบุคคล ประเดิม . การเชื่อมต่อหน้าแปลนทุกครั้งอาจเป็นจุดรั่วไหลได้ ในสภาพแวดล้อมที่เปรี้ยว หากปะเก็นหน้าแปลนเสียหาย ก๊าซที่หลบหนีออกมาจะเป็นภัยคุกคามต่อชีวิตของบุคลากรบนพื้นแท่นขุดเจาะทันที
• การเชื่อมต่อแบบเรียงราย: เมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมต่อหน้าแปลนแบบสลักเกลียวยาวแบบดั้งเดิม โครงสร้างแบบสตั๊ดจะมีขนาดกะทัดรัดกว่าและมีความเสี่ยงต่อความเสียหายทางกลภายนอกน้อยกว่า ทำให้มีปัจจัยด้านความปลอดภัยที่สูงกว่าในระหว่างการทำงานของหลุมผลิตที่มีรสเปรี้ยว

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

คำถามที่ 1: หากความเข้มข้นของ H2S ในบ่อต่ำมาก ฉันสามารถใช้หัว Frac มาตรฐานได้หรือไม่

ตามข้อมูลของ NACE MR0175 หากความดันบางส่วนของในเฟสก๊าซเกิน 0.05 psi หลุมนั้นจะถูกกำหนดให้เป็น "เปรี้ยว" แม้ที่ความเข้มข้นต่ำ แรงดันสูงช่วยให้อะตอมไฮโดรเจนทะลุผ่านเหล็กได้ ทำให้เกิด SSC เพื่อลดความเสี่ยงทางกฎหมายและความปลอดภัย ขอแนะนำให้ใช้อุปกรณ์ที่สอดคล้องกับ NACE ทุกครั้งที่ตรวจพบ

คำถามที่ 2: เหตุใด Frac Heads ที่ได้รับการจัดอันดับโดย NACE จึงดูเหมือนว่าจะเสื่อมสภาพเร็วขึ้นในระหว่างการแตกหัก

นี่เป็นข้อสังเกตทั่วไป เนื่องจากเหล็กที่ตรงตามมาตรฐาน NACE ได้รับการอบชุบด้วยความร้อนโดยมีความแข็งต่ำกว่า (22 HRC) ความต้านทานการกัดกร่อนจึงต่ำกว่าเหล็กมาตรฐานที่แข็งกว่าเล็กน้อย เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ขอแนะนำให้ใช้การออกแบบที่หนาขึ้นที่การหมุนของการไหลที่มีความปั่นป่วนสูง หรือใช้การเคลือบที่ทนทานต่อการสึกหรอและการหุ้มอินโคเนลในรูภายใน

คำถามที่ 3: “G” ใน PSL 3G ย่อมาจากอะไร

“จี” ย่อมาจาก การทดสอบก๊าซ . สำหรับก ปลอกสปูลประเดิมและไม้กางเขน แฟรค เฮด ในสภาพแวดล้อมที่มีรสเปรี้ยว การทดสอบอุทกสถิต (น้ำ) มักจะไม่เพียงพอ เนื่องจากเป็นแก๊ส การทดสอบแก๊สจึงจำลองความสมบูรณ์ของการปิดผนึกระดับโมเลกุลที่จำเป็นในภาคสนามได้แม่นยำยิ่งขึ้น

การอ้างอิงและการอ้างอิง

1. NACE MR0175/ISO 15156: อุตสาหกรรมปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ—วัสดุสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่ประกอบด้วย H2S
2. ข้อกำหนด API 6A: ฉบับที่ 21 ข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์หลุมผลิตและต้นไม้
3. วารสารเทคโนโลยีปิโตรเลียม: การจัดการการกัดเซาะและการกัดกร่อนที่เกิดจากการทำงานร่วมกันใน Modern Fracking (2025)