Wyjaśnienie głowicy odwiertu gazowego: komponenty, wartości ciśnienia i wskazówki dotyczące wyboru

Głowica odwiertu gazowego to bariera ciśnienia powierzchniowego, która łączy każdy ciąg rur osłonowych w jeden szczelny stos, przenosi obciążenie obudowy i zapewnia choince kołnierz, na którym może lądować. Jest on wybierany przed wykonaniem pierwszego złącza osłonowego i rzadko zmieniany później, więc jeden zły rozmiar wylotu lub pominięcie wymagań związanych z zakwaszeniem może nie działać prawidłowo przez cały okres eksploatacji odwiertu.

Test praktyczny sprowadza się do trzech pytań: czy zespół może wytrzymać maksymalny przewidywany nacisk powierzchniowy, czy może uszczelnić każdy pierścień niezależnie i czy można na nim uruchomić BOP, wtyczkę testową lub przewód przewodowy bez adapterów, których nie ma w magazynie? Jeśli jakakolwiek odpowiedź brzmi „nie”, głowica odwiertu jest niedostatecznie określona, ​​niezależnie od jakości stali.

Poniżej omówiono zadania, jakie wykonuje głowica odwiertu gazowego w trakcie eksploatacji, sposób ułożenia poszczególnych części, dlaczego opłata za gaz jest trudniejsza niż za ropę naftową, jak czytać parametry oraz kontrole decydujące o tym, czy zakup się powiedzie na miejscu platformy wiertniczej.

Co właściwie robi głowica odwiertu gazowego

Głowica odwiertu gazowego wykonuje jednocześnie cztery zadania, a każde z nich ma tendencję do awarii na swój sposób.

• Zawieszenie. Wieszaki osłonowe przenoszą ciężar sznurka osłonowego, często kilkuset ton, na głowicę osłonową, a stamtąd na przewód i podłogę piwnicy.
• Uszczelnienie pierścienia. Każdy ciąg osłonowy jest oddzielony od następnego, dzięki czemu można monitorować ciśnienie i spuszczać je w każdym pierścieniu, zamiast przemieszczać się za rurą.
• Ograniczenie ciśnienia. Stos, jego kołnierze, kołki i wyloty tworzą główną barierę powierzchniową podczas wiercenia, kompletowania i produkcji.
• Interfejs. Wymiary misy i górne kołnierze decydują o tym, który BOP, który wieszak na rurki i które drzewo będzie pasować, co sprawia, że ​​głowica odwiertu jest interfejsem mechanicznym w takim samym stopniu jak zbiornik ciśnieniowy.

Podczas wiercenia głowica odwiertu znajduje się w dolnej połowie stosu kontrolnego odwiertu z kołnierzem BOP na górze. Po ukończeniu drzewo przejmuje kontrolę nad przepływem, a głowica odwiertu staje się pod nim trwałym fundamentem. Opłata gazowa nie zmienia tych ról; podnosi standardy uszczelnienia, które muszą spełniać.

Elementy głowicy odwiertu gazowego, od dołu do góry

Konwencjonalna głowica odwiertu gazowego układa się w ustalony sposób: głowica obudowy, wieszak obudowy, szpula głowicy obudowy, szpula głowicy rurki, wieszak rurki, a następnie drzewo, z zaworami i adapterami wypełniającymi szczeliny pomiędzy nimi.

Głowica obudowy stanowi podstawę zespołu. Jest przyspawany lub gwintowany do obudowy powierzchniowej, podtrzymuje pierwszy wieszak i zapewnia wyloty umożliwiające dostęp do pierścienia i monitorowanie ciśnienia. Ponieważ jest on betonowany wcześnie, decyzja o liczbie wylotów i rozmiarze kołnierza jest najtrudniejsza do podjęcia w późniejszym czasie.

Głowica obudowy do zespołu podstawy głowicy odwiertu Podstawowy element głowicy odwiertu, na którym znajduje się pierwszy wieszak obudowy oraz zapewnia dostęp do pierścienia i wyloty do monitorowania ciśnienia. Zobacz produkt →

Wieszak osłonki spełnia dwie funkcje jednocześnie: chwyta i podtrzymuje sznurek osłonki oraz uszczelnia otaczający go pierścień. Wieszaki typu Slip umożliwiają szybsze lądowanie i ponowne lądowanie; wieszaki trzpieniowe są często preferowane, gdy uszczelnienie musi być możliwe do sprawdzenia, a obciążenie przewidywalne. Nad nimi znajdują się szpule z głowicą osłonową, które dodają punkty zawieszenia i dodatkowe wyjścia w miarę wprowadzania większej liczby sznurków.

Szpula głowicy rurowej wyznacza przejście od wiercenia do zakończenia, a znajdujący się w niej wieszak na rurkę podtrzymuje rurkę i uszczelnia pierścień produkcyjny. Zawór zwrotny wkręcony w wieszak umożliwia odłączenie BOP, podczas gdy studnia pozostaje odizolowana od góry, co jest tym, co ekipy zajmujące się akcesoriami najczęściej zauważają w przypadku jego braku.

Pomaga porównać cały asortyment, a nie pojedyncze części, ponieważ zespoły głowicy odwiertu są tak dobre, jak interfejsy między nimi. Szpula dystansowa krótsza o 30 mm będzie kosztować więcej w czasie montażu niż sama część.

Dlaczego opłata za gaz jest trudniejsza w przypadku głowicy odwiertu niż opłata za ropę

Gaz jest znacznie mniej wyrozumiały niż ropa naftowa, dlatego też głowicę odwiertu gazowego ocenia się przede wszystkim na podstawie szczelności uszczelnienia, a na drugim miejscu ciśnienia znamionowego.

Gaz ma niską lepkość i niskie napięcie powierzchniowe, więc przejdzie przez ścieżkę wycieku, którą ropa mogłaby zatkać woskiem lub emulsją. Zadrapanie na otworze uszczelnienia, w którym znajduje się ciecz, może powodować wyciek gazu przez lata. Ponieważ gaz również silnie rozszerza się wraz ze spadkiem ciśnienia, bardzo mały wyciek masowy staje się dużą objętością na powierzchni, dlatego też właściwym językiem specyfikacji jest gazoszczelność, a nie tylko szczelność ciśnieniowa.

• Temperatura. Spadek ciśnienia na dławiku gwałtownie chłodzi dolną stronę, a klasę temperaturową określa najzimniejszy metal, a nie temperatura zbiornika. Od tego zaczyna się kruchość na zimno i utwardzone elastomery.
• Kwaśna obsługa. Nawet niewielka zawartość siarkowodoru może spowodować, że materiał stanie się kwaśny, co wiąże się z ograniczeniem twardości, certyfikowanym składem chemicznym i inną klasą materiału.
• Kolarstwo. Studnie, które są często zamykane i ponownie uruchamiane, wielokrotnie ładują i rozładowują uszczelnienia; jest to inny wymóg niż w przypadku odwiertu wydobywanego nieprzerwanie przez dekadę.
• Nawilża. Mokry gaz w połączeniu z zimnym wylotem może tworzyć hydraty w małych zaworach pierścieniowych i przewodach instrumentów, co jest raczej problemem projektowym niż błędem operacyjnym.

Praktyczną konsekwencją jest to, że uszczelnienia głowicy odwiertu gazowego są zwykle wykonane z metalu lub są wzmocnione elementem metalowym, a uszczelnienia elastomerowe są wybierane na podstawie składu gazu, a nie z ogólnej tabeli.

Odczytywanie ocen: ciśnienie, temperatura, materiał i poziom specyfikacji

Cztery liczby określają większość specyfikacji głowic odwiertów gazowych: znamionowe ciśnienie robocze, klasa temperaturowa, klasa materiału i poziom specyfikacji produktu.

Znamionowe ciśnienie robocze jest pułapem dla zespołu, a nie dla zbiornika. Stos o ciśnieniu 5000 psi na odwiercie, który może wytworzyć ciśnienie zamknięcia 8000 psi, nie ma żadnego marginesu, a zmiany hydrostatyczne w okresie eksploatacji odwiertu rzadko powodują zmniejszenie tej szczeliny. W przypadku odwiertów gazowych powszechną platformą roboczą jest 10 000 psi, a tam, gdzie zarówno ciśnienia, jak i temperatury są wysokie, występuje ciśnienie 15 000 psi.

Dwa zespoły mogą wyglądać identycznie i różnić się o tysiące dolarów wyłącznie poziomem specyfikacji. Różnica ta jest widoczna w certyfikatach huty, identyfikowalności każdej części zawierającej ciśnienie oraz liczbie elementów, które faktycznie przetestowano, a nie sprawdzono wizualnie.

Wellhead i choinka: gdzie kończy się jedno, a zaczyna drugie

Głowica odwiertu jest trwałym fundamentem; choinka to stos zaworów kontrolujący przepływ nad nią.

Głowicę odwiertu instaluje się w trakcie wiercenia studni i pozostaje na miejscu przez cały okres eksploatacji złoża. Drzewo jest instalowane po ukończeniu i można je usunąć, wymienić lub ulepszyć podczas naprawy. Na drzewie znajdują się zawory główne, zawory skrzydełkowe, dławik i wskaźniki; głowica odwiertu przenosi obciążenia obudowy i rur oraz uszczelnień pierścieniowych. Mylenie tych dwóch prowadzi do klasycznego błędu zakupowego polegającego na kupowaniu drzewa z odpowiednim ciśnieniem i niewłaściwym górnym kołnierzem.

Odwierty gazowe z dwoma ciągami rur wymagają drzewa z podwójnym odwiertem, a wieszak, szpulę i drzewo należy zamawiać jako jeden zestaw, a nie montować z trzech źródeł.

Dwururowa choinka do produkcji szybów gazowych Dwuodwiertowa choinka świąteczna do dwururowych odwiertów gazowych, zbudowana zgodnie ze specyfikacją API 6A i charakteryzująca się ciśnieniem znamionowym od 2000 do 20000 PSI. Zobacz produkt →

Instalacja to miejsce, w którym zaczyna się większość problemów

Większość wycieków z głowic odwiertów ma swoje źródło w instalacji, a nie w sprzęcie, a prawie wszystkie mają kilka powtarzających się przyczyn.

• Uszczelnij pozostawione otwory piaskiem, farbą lub zadrapaniem od szczypiec łańcucha; powierzchnie uszczelniające działają z dokładnością do tysięcznych cala.
• Wieszaki wylądowały bez sprawdzenia wyrównania, więc uszczelka zasilana jest nierównomiernie, a ładunek leży po jednej stronie.
• Kołki dokręcane na wyczucie zamiast przy użyciu skalibrowanego sprzętu i udokumentowanej sekwencji.
• Brak indywidualnej próby ciśnieniowej pierścienia przed wierceniem buta, co eliminuje szansę na tanie naprawienie nieszczelności.
• Wysokość stosu BOP nie została sprawdzona względem szpuli, więc ostatni kołnierz nie będzie się zgadzał.

Szpula głowicy rurki znajduje się w miejscu, w którym te szczegóły się zbiegają, ponieważ musi zaakceptować BOP podczas kończenia, a następnie drzewo, na tym samym interfejsie.

Szpula głowicy rurowej do zakończenia i interfejsu drzewa Szpula z głowicą rurową, która akceptuje BOP podczas zakończenia i drzewo później, z wariantami dla konfiguracji ESP i podwójnych rurek. Zobacz produkt →

Wtyczka testowa umieszczona w wieszaku rurki oraz tuleja ścieralna utrzymywana na miejscu, gdy narzędzia znajdują się w otworze, zapobiegają dwóm najczęstszym formom uszkodzeń w nowej instalacji.

Określanie i zakup głowicy odwiertu gazowego: praktyczna lista kontrolna

Kupuj od dobrego planu na zewnątrz, a nie z katalogu do wewnątrz i rozliczaj interfejsy przed ceną.

1. Koperta ciśnieniowa. Maksymalne przewidywane ciśnienie powierzchniowe plus podany margines, a nie aktualne ciśnienie w zbiorniku.
2. Koperta temperaturowa. Temperatura zbiornika w górnej części, chłodzenie dławika i warunki otoczenia w dolnej części.
3. Znajomości. Rozmiary i ciężary obudów, podstawa spawana lub gwintowana, rozmiary wylotów i dopasowanie do BOP i kołnierzy drzewiastych.
4. Materiał i kwaśna obsługa. Najpierw skład gazu, potem klasa materiału, limity twardości i wszelkie wymagania dotyczące certyfikowanej chemii.
5. Filozofia pieczęci. W przypadku gazu zwykle wybiera się pierwotne uszczelnienie metal-metal z podkładem elastomerowym; zapytaj, w jaki sposób pieczęć została zakwalifikowana.
6. Dokumentacja. Certyfikaty materiałowe, identyfikowalność części znajdujących się pod ciśnieniem oraz to, czy monogram jest stosowany na podstawie licencji.
7. Narzędzia i części zamienne. Zawory zwrotne, narzędzia do pobierania, korki pomiarowe, tuleje zużywalne i zestawy uszczelek należy wymieniać wraz z kominem, a nie po jego wylądowaniu.
8. Obsługa i czas realizacji. Kto uczestniczy w pierwszym makijażu i jak szybko zapasowy wieszak może dotrzeć w odległe miejsce.

Konserwacja i monitorowanie

Głowica odwiertu gazowego nie wymaga wiele uwagi, ale wymaga konkretnych i zaplanowanych działań, a nie reakcji.

Ciśnienie w pierścieniu powinno być regularnie rejestrowane, ponieważ powolny wzrost w pierścieniu zewnętrznym jest często pierwszą widoczną oznaką problemu z uszczelnieniem. Testy działania zaworów i smarowanie odbywają się zgodnie z częstotliwością określoną przez producenta, a śruby dwustronne kołnierzy wymagają kontroli momentu obrotowego po pierwszym cyklu termicznym i okresowo po nim. Tam, gdzie studnie są odległe lub bezzałogowe, monitorowanie głowicy odwiertu w czasie rzeczywistym zamienia te ręczne rundy w linię trendu, która podnosi alarm na długo przed tym, zanim wzrost ciśnienia stanie się zagrożeniem.

Często zadawane pytania

Jaka jest różnica między głowicą odwiertu a głowicą osłonową?

Głowica osłonowa to dolna część głowicy odwiertu, połączona z obudową powierzchniową i podtrzymująca pierwszy wieszak. Głowica odwiertu to kompletny zespół, począwszy od głowicy obudowy, poprzez szpule i wieszaki, aż do górnego kołnierza, na którym ląduje drzewo.

Jakie ciśnienie powinna mieć głowica odwiertu gazowego?

Dopasuj wartość znamionową do maksymalnego przewidywanego nacisku powierzchniowego z udokumentowanym marginesem. W odwiertach gazowych powszechnie wykorzystuje się sprzęt o ciśnieniu 10 000 psi, przechodząc do 15 000 psi, gdzie zarówno ciśnienie, jak i temperatura są wysokie, a niższe wartości tylko wtedy, gdy ciśnienie zamknięcia jest rzeczywiście ograniczone.

Czy głowicę odwiertu gazowego można naprawić bez niszczenia studni?

Niektóre prace można wykonać pod napięciem, np. wymianę zaworu na wylocie skrzydła lub montaż zaworu zwrotnego w celu odizolowania studni od góry. Wszystko, co obejmuje uszczelkę wieszaka lub pierścień obudowy, zwykle wymaga najpierw zabicia lub odizolowania studni.

Dlaczego w przypadku instalacji gazowych preferowane jest uszczelnienie metal-metal?

Ponieważ gaz przechodzi przez niedoskonałości elastomeru w przeciwieństwie do cieczy, a metalowe uszczelki lepiej wytrzymują cykle termiczne i długą eksploatację. Uszczelki elastomerowe nadal odgrywają pewną rolę, ale zwykle stanowią barierę wtórną, a nie główną.

Jak często należy testować zawory głowicy odwiertu?

Częstotliwości testowania są zgodne z lokalnymi przepisami i polityką operatora, a nie z jedną globalną zasadą. Praktyczną zasadą jest, że odstęp powinien być wystarczająco krótki, aby uchwycić nieszczelny zawór główny, zanim stanie się on jedyną przeszkodą.

Głowica odwiertu gazowego to prosto wyglądający stos stali o niezwykle długiej pamięci. Każda decyzja podjęta na etapie specyfikacji, od rozmiaru wylotu, przez rodzaj uszczelnienia, aż po poziom specyfikacji, jest nadal widoczna w odwiercie dziesięć, dwadzieścia lat później, a zwykle w najmniej dogodnym momencie. Uzyskanie interfejsów, filozofii uszczelniania i dokumentacji już na początku jest znacznie tańsze niż poprawianie ich podczas ponownej naprawy.