Analys av olje- och gasbrunnutrustning: Funktion och struktur för höljesspolen, tees och kors

Introduktion

Olje- och gasbrunnutrustning är ett viktigt nav som ansluter underjordiska brunnsbor och ytproduktionssystem. Det är ansvarigt för att motstå högt tryck, hög temperatur och frätande vätska från underjordisk, samtidigt som man säkerställer säker kontroll och avledningsoperationer. I välhuvudutrustning spelar höljesspolen, tees och kors en nyckelroll. De är inte bara komponenterna i brunnshuvudutrustning, utan också kärnan för att säkerställa säkerheten och effektiviteten i verksamheten.

1. Funktion och struktur i höljesspolen

Funktion av höljesrulle
Hölje är en viktig tryckbärande komponent i brunnshuvudenheten. Det är vanligtvis installerat längst ner i brunnhuvudet, mellan höljeshänget (höljeshängare) och utblåsningsförebyggaren (BOP), och har följande funktioner:
Med höljets vikt: Under borrningsprocessen stöds varje skikt av höljet av höljesspolen för att bära sin vikt och vikten av hjälputrustningen.
Att uppnå trycktätning: Det finns flera höljes annuli (höljes annulus) vid brunnshuvudet. Höljespolen uppnår oberoende tätning av höljes annuli på varje nivå genom att installera en hängare och en tätningsanordning för att förhindra olje- och gas -tvärflöde.
Tillhandahållande av ett gränssnitt för ringformade operationer: sidoutloppet för höljespolen kan anslutas till en dräneringsventil och en tryckövervakningsanordning, vilket är bekvämt för ringviktning, dränering eller övervakningsoperationer.
Strukturella funktioner
Huvudkropp: Forg med högstyrka legeringsstål (vanligt material AISI 4130), den har högt tryckmotstånd och slagmotstånd. Arbetstrycket är vanligtvis mellan 2 000 psi och 15 000 psi.
Hängningsenhet: höljeshängare är installerad inuti för att fixa den sänkta höljessträngen.
Tätningssystem: Vanliga tätningsformer inkluderar metalltätningar, gummitätningar eller kombinerade tätningar för att säkerställa högtryckstätningsprestanda för ringen.
Sidanuttag: I allmänhet är två eller fyra sidouttag konfigurerade för installation av ventiler, tryckmätare och dräneringsanordningar. Gränssnittsstandarden uppfyller vanligtvis API 6A -flänsanslutningsspecifikationen.

2. Funktion och struktur av tees och kors

Funktionsöversikt
Tees och kors är viktiga komponenter i välhuvud och grenrörssystem. De är ofta installerade i choke -grenrör, sprickor eller testanordningar. Huvudfunktionerna inkluderar:
Vätskespartement och sammanflöde: vägleda välhuvudet producerad vätska till olika riktningar som chokventiler, sprickpumpar, testutrustning etc. eller slå samman flera vätskor och transportera dem till efterföljande bearbetningssystem.
Tryckövervakning och kontroll: Installera en tryckmätare eller sensor genom sidoporten för att uppnå realtidstryckövervakning och säkerställa driftssäkerhet.
Anslut flera driftsutrustning: Under komplexa arbetsförhållanden som sprickning, surthet och brunnreparation kan tees och kors flexibelt konfigureras för att tillgodose behoven hos flervägsparallella operationer.
Skillnader mellan tees och kors
Tees (tees): ha ett inlopp och två uttag, i en "T" -form, lämplig för en-grenvätska avledning eller injektion.
Crosses (fyrväg): Ha ett inlopp och tre uttag, i en "kors" -form, lämplig för flervägsparallella arbetsförhållanden, såsom anslutning av strypning, sprickor och ryggtrycksrörningar samtidigt.
Strukturella och designfunktioner
Tillverkningsprocess: Högstyrka smidd stål används, värmebehandlad för att förbättra slitmotstånd och slagmotstånd, och ytan behandlas vanligtvis med antikorrosionsbeläggning.
Anslutningsmetod: Vanliga anslutningsmetoder inkluderar API -flänsanslutning, gängad anslutning eller snabbklämförbindelse, vilket är bekvämt för snabb installation och demontering på plats.
Inre kavitetsdesign: Den inre flödeskanalen är optimerad för att minska flödesmotståndet och erosionen och öka livslängden. För sprickförhållanden kan den inre väggen sprayas med slitstödande material för att motstå sanderosion.
Trycknivå: Vanliga trycknivåer är 5 000 psi, 10 000 psi och 15 000 psi, vilket kan uppfylla olika brunnshuvudtryckskrav.

3. Synergin för de tre i brunnshuvudsystemet

Höljesspolen, tees och kors fungerar inte självständigt utan arbetar tillsammans i välhuvudoperationer:
Höljesspolen ger grundläggande lager och tätning: det utgör "skelettet" i brunnshuvudstrukturen, stöder den övre utrustningen och isolerar olika ringformade tryck.
Tees och korsar fullständig flytande tilldelning och tryckkontroll: Genom deras multi-outlet-design kan de uppnå wellhead-vätskekämpar, tryckdetektering och extern utrustningsåtkomst.
Säkerhet och flexibilitet i det övergripande systemet: Denna modulära design gör brunnen mycket anpassningsbar för att uppfylla olika driftskrav som borrning, sprickning, brunnreparation och testning.

4. Standarder, material och urvalsrekommendationer

Standardspecifikationer
API 6A: "Wellhead Equipment and Christmas Trees" är den viktigaste internationella standarden för design, tillverkning och testning av välhuvudutrustning.
ISO 10423: En internationell standard motsvarande API 6A, tillämplig på den globala olje- och gasindustrin.
NACE MR0175: Materialkrav för H₂s förhållanden för att förhindra vätesulfidspänning.
Urval
Normala förhållanden: AISI 4130 smidd stål, med hög styrka och god seghet.
Surförhållanden: Använd CRA (korrosionsbeständig legering) eller rostfritt stål, såsom 410SS, 17-4ph, för att förbättra korrosionsmotståndet.
Högtryck och hög temperatur (HPHT) -förhållanden: Speciallegeringsstål eller nickelbaserad legering krävs för att säkerställa långvarig stabilitet.
Urvalspunkter
Välj lämplig trycknivå (2 000 PSI ~ 15 000 psi) beroende på brunnstrycket.
Välj material enligt arbetsförhållandena (frätande media, temperatur, slipmedel).
Överväg gränssnittsstandarder och välhuvudsystemkompatibilitet (API 6A flänsstorlek).

5. Framtida trender

Högtryck och hög temperaturanpassningsbarhet: Med utvecklingen av okonventionell olja och gas måste brunnshuvudutrustning ha en tryckbärande kapacitet på mer än 20 000 psi.
Förbättrad korrosion och slitmotstånd: Använd avancerade material och beläggningsprocesser för att öka utrustningens livslängd.
Intelligent utveckling: Integrerade tryckövervakningssensorer för att uppnå insamling av data i realtid och fjärrkontroll vid brunnhuvudet, förbättra säkerheten och automatiseringsnivåerna.