Análise de equipamentos de poço de petróleo e gás: função e estrutura de carreiras, camisetas e cruzes

Introdução

O equipamento de poço de petróleo e a gás é um importante cubo que conecta o sistema subterrâneo de poço e produção de superfície. É responsável por suportar alta pressão, alta temperatura e fluido corrosivo do subsolo, garantindo operações de controle seguro e desvio. Em equipamentos de cabeça de poço, o carretel de revestimento, as camisetas e as cruzes desempenham um papel fundamental. Eles não são apenas os componentes do equipamento da cabeça de poço, mas também o núcleo para garantir a segurança e a eficiência das operações.

1. Função e estrutura do carretel da carcaça

Função do carretel da carcaça
Carretel de invólucro é um componente importante com pressão no dispositivo da cabeça do poço. Geralmente é instalado na parte inferior da cabeça do poço, entre o cabide do revestimento (cabide do revestimento) e o preventor de explosão (BOP), e possui as seguintes funções:
Carregando o peso do invólucro: Durante o processo de perfuração, cada camada de revestimento é suportada pelo carretel da carcaça para suportar seu peso e o peso do equipamento auxiliar.
Atingindo a vedação de pressão: existem vários anéis de invólucro (anel de revestimento) na cabeça do poço. O carretel da carcaça atinge a vedação independente do anel de revestimento em cada nível, instalando um cabide e um dispositivo de vedação para evitar o fluxo cruzado de petróleo e gás.
Fornecendo uma interface para operações anulares: a saída lateral do carretel da carcaça pode ser conectada a uma válvula de drenagem e a um dispositivo de monitoramento de pressão, o que é conveniente para operações de ponderação, drenagem ou monitoramento.
Características estruturais
Corpo principal: forjado com aço de liga de alta resistência (material comum AISI 4130), possui alta resistência à pressão e resistência ao impacto. A pressão de trabalho é geralmente entre 2.000 psi e 15.000 psi.
Dispositivo de suspensão: o cabide da carcaça está instalado dentro para corrigir a corda da carcaça abaixada.
Sistema de vedação: os formulários comuns de vedação incluem vedações de metal, vedações de borracha ou vedações combinadas para garantir o desempenho de vedação de alta pressão do anel.
Santa lateral: Geralmente, duas ou quatro saídas laterais são configuradas para instalar válvulas, medidores de pressão e dispositivos de drenagem. O padrão de interface geralmente está em conformidade com a especificação de conexão do flange API 6A.

2. Função e estrutura de camisetas e cruzes

Visão geral da função
Tees e cruzamentos são componentes importantes de sistemas de poço e coletor. Eles são frequentemente instalados em coletores de estrangulamento, pipelines de fraturamento ou dispositivos de teste. As principais funções incluem:
Desvio e confluência de líquidos: guie a cabeça do poço produziu fluido a diferentes direções, como válvulas de estrangulamento, bombas de fraturamento, equipamentos de teste, etc. ou mesclar vários fluidos e transportá -los para sistemas de processamento subsequentes.
Monitoramento e controle de pressão: instale um manômetro ou sensor através da porta lateral para obter monitoramento de pressão em tempo real e garantir a segurança operacional.
Conecte vários equipamentos operacionais: sob condições de trabalho complexas, como fraturamento, acidização e reparo de poço, camisetas e cruzamentos podem ser configuradas com flexibilidade para atender às necessidades de operações paralelas de várias vias.
Diferenças entre camisetas e cruzes
Tees (Tees): Tenha uma entrada e duas tomadas, em forma "T", adequadas para desvio ou injeção de fluidos de ramo único.
Cruzes (quatro vias): tenha uma entrada e três pontos de venda, em forma "cruzada", adequada para condições de trabalho paralelas de várias vias, como conectar a limitação, fraturamento e dutos de pressão ao mesmo tempo.
Recursos estruturais e de design
Processo de fabricação: O aço forjado de alta resistência é usado, tratado calor por meio para melhorar a resistência ao desgaste e a resistência ao impacto, e a superfície é geralmente tratada com o revestimento anticorrosão.
Método de conexão: Os métodos de conexão comuns incluem conexão de flange da API, conexão encadeada ou conexão rápida de grampo, que é conveniente para instalação rápida e desmontagem no local.
Projeto de cavidade interna: o canal de fluxo interno é otimizado para reduzir a resistência e a erosão do fluxo e aumentar a vida útil do serviço. Para condições de fraturamento, a parede interna pode ser pulverizada com materiais resistentes ao desgaste para resistir à erosão da areia.
Nível de pressão: os níveis de pressão comuns são de 5.000 psi, 10.000 psi e 15.000 psi, o que pode atender aos diferentes requisitos de pressão da cabeça do poço.

3. A sinergia dos três no sistema da cabeça do poço

Spool de invólucro, camisetas e cruzes não operam de forma independente, mas trabalham juntos em operações de cabeça de poço:
O carretel de revestimento fornece rolamento e vedação básicos: constitui o "esqueleto" da estrutura da cabeça do poço, suporta o equipamento superior e isola diferentes pressões anulares.
Tees e cruzamentos Alocação completa de fluidos e controle de pressão: através do design de várias opções, elas podem obter desvio de fluidos da cabeça do poço, detecção de pressão e acesso ao equipamento externo.
Segurança e flexibilidade do sistema geral: esse design modular torna a cabeça do poço altamente adaptável para atender a diferentes requisitos operacionais, como perfuração, fraturamento, reparo de poço e teste.

4. Recomendações de padrões, materiais e seleção

Especificações padrão
API 6A: "Equipamento de cabeça de poço e árvores de Natal" é o principal padrão internacional para o design, fabricação e teste de equipamentos de cabeça de poço.
ISO 10423: Um padrão internacional equivalente à API 6A, aplicável à indústria global de petróleo e gás.
NACE MR0175: Requisitos de material para condições de H₂S para evitar rachaduras por tensão de sulfeto de hidrogênio.
Seleção de material
Condições normais: AISI 4130 Aço forjado, com alta resistência e boa tenacidade.
Condições azedas: use CRA (liga resistente à corrosão) ou aço inoxidável, como 410s, 17-4ph, para melhorar a resistência à corrosão.
Condições de alta pressão e alta temperatura (HPHT): é necessária uma liga de aço de liga ou níquel especial para garantir a estabilidade a longo prazo.
Pontos de seleção
Selecione o nível de pressão apropriado (2.000 psi ~ 15.000 psi) de acordo com a pressão da cabeça do poço.
Selecione o material de acordo com as condições de trabalho (mídia corrosiva, temperatura, abrasividade).
Considere os padrões de interface e a compatibilidade do sistema da cabeça do poço (tamanho do flange API 6A).

5. Tendências futuras

Adaptabilidade de alta pressão e alta temperatura: com o desenvolvimento de petróleo e gás não convencionais, o equipamento da cabeça de poço deve ter uma capacidade de porte de pressão superior a 20.000 psi.
Corrosão e resistência ao desgaste aprimoradas: use materiais avançados e processos de revestimento para aumentar a vida útil do equipamento.
Desenvolvimento inteligente: sensores de monitoramento de pressão integrados para obter coleta de dados em tempo real e controle remoto na cabeça do poço, melhorando os níveis de segurança e automação.