سیستم های فشرده چاه: طراحی، مزایا و راهنمای انتخاب برای میادین نفتی

یک سیستم سر چاه جمع و جور یک مجموعه سر چاه مدولار است که سر پوشش، قرقره های پوشش، سر لوله و آداپتور درخت را در یک پشته کوتاه تر و سبک تر از سر چاه معمولی یکپارچه می کند. نتیجه زمان دکل کمتر، ریسک هندلینگ BOP کمتر و ردپای کوچکتر روی پلت فرم یا پد است. سیستم های سرچاهی فشرده یک محصول واحد نیستند. آنها یک فلسفه طراحی هستند که از اتصالات قفل لغزشی، کاهش ارتفاع فلنج به فلنج و پروفیل های مقاوم در برابر زباله برای عملیات حفاری و تکمیل استفاده می کنند.

چه چیزی یک سیستم سرچاهی فشرده را تعریف می کند؟

سیستم‌های سرچاهی فشرده با سه ویژگی عملی تعریف می‌شوند: ارتفاع کلی کوتاه‌تر، اتصالات فلنجی کمتر، و نصب سریع‌تر با تجهیزات دکل استاندارد.

در یک سر چاه معمولی، سر محفظه، قرقره‌های پوشش و سر لوله بدنه‌های جدا از هم هستند. هر اتصال ارتفاع، وزن و مسیر نشت احتمالی را اضافه می کند. یک سیستم جمع و جور با استفاده از قرقره های یکپارچه، پروفیل های قفل شونده یا اتصال سریع و ترتیبات آب بندی از پیش مونتاژ شده، این پشته را کاهش می دهد. آویز پوشش اغلب مستقیماً به سر بدنه یا یک قرقره منفرد فرود می‌آید، نه از طریق چند فلنج آداپتور.

تحمل زباله یکی دیگر از اهداف رایج طراحی است. در حین حفاری، قلمه ها، زنگ زدگی و گل خشک شده می توانند در ناحیه کاسه بیفتند. یک سر چاه فشرده ممکن است از یک پروفیل آویز مقاوم در برابر آوار یا یک بوش محافظ سایش استفاده کند تا سطوح آب بندی تا مرحله تکمیل تمیز بماند. این موضوع زمانی اهمیت دارد که دهانه چاه برای هفته ها بین رشته های پوششی باز باشد.

چرا اپراتورها سیستم های سرچاهی فشرده را انتخاب می کنند؟

دلیل اصلی انتخاب یک سیستم سر چاه فشرده اقتصادی است: این سیستم زمان ماندن دکل حفاری روی چاه را کاهش می‌دهد و میزان حمل و نقل سنگین BOP مورد نیاز بین بخش‌های سوراخ را کاهش می‌دهد.

در یک سر چاه معمولی، انتقال BOP از یک قرقره پوششی به قرقره دیگر ممکن است نیاز به بلند کردن BOP، نصب آداپتور و آزمایش فشار اتصالات جدید داشته باشد. یک سیستم جمع و جور می تواند به BOP اجازه دهد در حالی که آویز داخلی و اجزای قرقره از طریق سوراخ تغییر می کنند، ثابت بماند. این باعث صرفه جویی در زمان دکل می شود و خطر افتادن اجسام یا سطوح آب بندی آسیب دیده را کاهش می دهد.

مزایای دیگر عبارتند از:

• ردپای عرشه یا پد کوچکتر، که در سکوهای دریایی و پدهای چند چاهی اهمیت دارد.
• وزن کم پشته، کاهش بار ساختاری روی هادی یا پوشش سطح.
• اتصالات فلنجی کمتر، که به معنی مسیرهای نشتی کمتر و گشتاور کمتر است.
• عملیات پایین‌کشی و نوک پستان سریع‌تر بین حفاری و تکمیل.
• هنگامی که نمایه داخلی برای دسترسی از طریق سوراخ طراحی شده است، سازگاری بهتر با عملیات لوله‌های سیم پیچ، سیم‌کشی، و snubbing بهتر است.

اجزای اصلی یک پشته سرچاهی فشرده

یک پشته سر چاه جمع و جور همچنان همان چهار کارکرد هر سر چاهی را انجام می دهد: رشته های پوشش را پشتیبانی می کند، هر حلقه را مهر و موم می کند، نقطه فرود برای آویز لوله فراهم می کند، و اتصالی برای درخت کریسمس یا تجهیزات فرک ایجاد می کند.

سر پوشش و آویز پوشش

سر پوشش پایه پشته است. روی رشته پوشش سطحی جوش یا رزوه می شود و اولین کاسه حاوی فشار را فراهم می کند. در طراحی جمع و جور، سر پوشش ممکن است کوتاهتر باشد و ممکن است آویز پوششی از نوع لغزنده یا سنبه ای را بدون قرقره جداگانه بپذیرد. آویز بدنه وزن رشته روکش را به سر منتقل می کند و حلقه را بین رشته های پوششی مهر و موم می کند.

سر پوشش CSG برای پشته های سرچاهی فشرده گزینه سر پوشش جمع و جور که پایه سر چاه را تشکیل می دهد و آویزهای پوششی لغزنده یا سنبه را در آرایش های با ارتفاع کم می پذیرد. مشاهده محصول →

هنگام انتخاب سر پوشش، اندازه بدنه، درجه فشار و نوع آویز را بررسی کنید. به عنوان مثال، یک سر پوشش به سبک CSG، اغلب در مواردی استفاده می شود که آرایش فشرده و لغزنده به یک قرقره فلنج دار بزرگ ترجیح داده می شود.

قرقره سر پوشش و اتصالات خروجی

قرقره سر پوشش یک خروجی برای دسترسی حلقوی، خطوط کشنده یا منیفولدهای خفه اضافه می کند. در سیستم های فشرده، این قرقره اغلب با بدنه سر محفظه ترکیب می شود یا با استفاده از اتصال به سبک گیره کوتاه تر می شود. اندازه خروجی و درجه بندی فلنج باید با چوک و کشنده منیفولد دکل مطابقت داشته باشد، بنابراین این یک نقطه خرید است که یک رابط اشتباه می تواند کار را متوقف کند.

قرقره سر لوله و آویز لوله

قرقره سر لوله در بالای قرقره های سرپوش قرار می گیرد و آویز لوله را پشتیبانی می کند. آویز لوله، لوله تولید را به حالت تعلیق در می آورد و حلقه لوله به پوشش را آب بندی می کند. نسخه‌های فشرده ممکن است از یک قرقره منفرد با پروفیل فرود آویز ترکیبی استفاده کنند که تعداد اتصالات فلنجی بالای سر چاه را کاهش می‌دهد.

قرقره سر لوله برای مجموعه های سرچاهی جزء سرچاهی که آویز لوله را پشتیبانی می کند و حلقه لوله به محفظه را آب بندی می کند، با نسخه های فشرده که اتصالات فلنجی بالای سر پوشش را کاهش می دهد. مشاهده محصول →

برای چاه هایی با پمپ های شناور الکتریکی یا رشته های لوله دوگانه، قرقره سر لوله و آویز باید با پورت های نفوذ و بای پس صحیح سفارش داده شود. این گزینه ها معمولاً پس از تولید قابل تعویض نیستند.

Frac سرچاه و آداپتور درخت

هنگامی که چاه برای شکستگی هیدرولیکی آماده می شود، سر چاه فشرده ممکن است با یک مجموعه سر چاه فرک یا سر بز پوشانده شود. این قطعات باید با نرخ پمپ بالا، محرک ساینده و چرخه فشار سریع کار کنند. یک سرچاه اختصاصی فراک با درخت کریسمس استاندارد یکسان نیست. از سوراخ بزرگتر و مواد مقاوم در برابر سایش در مسیر جریان استفاده می کند.

مونتاژ سر چاه Frac برای عملیات شکست هیدرولیک مونتاژ سر چاه فشار بالا برای خدمات شکستگی، مدیریت مواد ساینده و چرخه فشار سریع قبل از نصب درخت تولید. مشاهده محصول →

پس از شکستن، پشته فرک حذف شده و درخت تولید نصب می شود. آداپتور درختی یا آداپتور سر لوله باید با اتصال پایین درخت مطابقت داشته باشد، بنابراین ارزش آن را دارد که اندازه، نوع فلنج API، و شیار حلقه قبل از ارسال تأیید شود.

معیارهای انتخاب: فشار، اندازه و رابط

یک سیستم سرچاهی فشرده را با تطبیق چهار متغیر انتخاب کنید: درجه بندی فشار، اندازه پوشش و لوله، پیکربندی خروجی، و کلاس مواد برای سیال تولید شده.

جدول زیر یک سر چاه معمولی را با یک سر چاه جمع و جور در نقاطی که اغلب هزینه و برنامه زمانی را افزایش می دهد، مقایسه می کند.

درجه بندی فشار معمولاً از 2000 psi تا 15000 psi یا بالاتر متغیر است و بسته به کاربرد مورد نیاز API 6A یا API 6A/17D است. کلاس دما، کلاس مواد و انطباق با NACE برای سرویس H2S باید در برگه داده بیان شود، نه اینکه فرض شود. یک سر چاه جمع و جور که به درستی از نظر فشار درجه بندی شده است اما برای سرویس ترش نامناسب است، در بازرسی با شکست مواجه می شود یا خطر عملیاتی ایجاد می کند.

کنترل رابط به همان اندازه مهم است. خروجی سر پوشش، آداپتور سر لوله و اتصال درخت همگی باید با تجهیزات موجود دکل مطابقت داشته باشند. اگر سرچاه بخشی از سفارش دسته‌ای برای یک پد است، برای هر چاه یک طرح واسط واحد نگه دارید و آن را در برابر پشته BOP هر دکل بررسی کنید.

نصب و فیلد فیت

سیستم های جمع و جور سر چاه تنها زمانی سریعتر نصب می شوند که خدمه دکل دنباله فرود و روش تست آب بندی را درک کنند.

قبل از اجرای محفظه، کاسه را بازرسی کنید و نواحی آن را از نظر آوار ببندید. در حین ادامه حفاری، یک بوش سایش باید از کاسه محافظت کند. وقتی آویز محفظه فرود آمد، تأیید کنید که روی آن نشسته است و مهر و موم با گشتاور یا فشار مشخص شده انرژی می‌گیرد. تنها به نشانه های بصری تکیه نکنید. از ابزار فرود سازنده استفاده کنید و قبل از نوک زدن قرقره بعدی، حلقه را آزمایش کنید.

نظارت بر سر چاه در زمان واقعی می تواند به تأیید پایداری پشته در حین حفاری و تکمیل کمک کند. نظارت بر سر چاه در زمان واقعی سیستم‌ها فشار، دما و لرزش دهانه چاه را ردیابی می‌کنند و در صورت شروع به نشت آب‌بند یا جابجایی آویز به خدمه دکل هشدار می‌دهند. این داده ها به ویژه در سیستم های فشرده که در آن پشته اتصالات فلنجی کمتری دارد اما فاصله های داخلی محکم تری دارد، مفید است.

در طول اتمام، سوراخ را تمیز نگه دارید و هنگام برداشتن درخت از شیر فشار برگشتی صحیح استفاده کنید. یک شیر فشار برگشتی یک مانع موقت در داخل آویز لوله ایجاد می کند، بنابراین می توان چاه را بدون از بین بردن آن محکم کرد. ابزار بازیابی و دوشاخه آزمایش باید با مشخصات آویز مطابقت داشته باشد. اختلاط ابزارهایی از طرح های مختلف سر چاه منبع رایج زمان از دست رفته است.

خطرات رایج تدارکات و نحوه اجتناب از آنها

گران ترین سر چاه فشرده چاهی است که با دکل، برنامه پوشش یا طراحی تکمیل مناسب نباشد.

• با فرض "فشرده" به معنای قابل تعویض است. سر چاه های فشرده تولید کنندگان مختلف از پروفیل های آویز، سیستم های آب بندی و ابزارهای در حال اجرا متفاوت استفاده می کنند. چوب لباسی از یک طرح در طرح دیگر فرود نمی آید.
• سفارش فقط بر اساس رتبه بندی فشار. دو سر چاه می توانند هر دو تا 10000 psi رتبه بندی شوند اما دارای کلاس های دمایی، کلاس های مواد یا محدودیت های H2S متفاوتی هستند.
• نادیده گرفتن رابط BOP. آداپتور BOP، قرقره حفاری و خروجی سر چاه باید با پشته دکل مطابقت داشته باشد. اتصالات میخ دار یا فلنج دار، واشر حلقه و اندازه گل میخ را تأیید کنید.
• فراموش کردن مهر و موم یدکی و ابزار در حال اجرا. سیستم های فشرده اغلب از الاستومرهای اختصاصی یا مهر و موم های فلزی استفاده می کنند. اگر در حین نصب کاسه نمد آسیب ببیند، یک یدک باید در محل باشد.
• بدون سابقه آزمون پذیرش کارخانه. قبل از خروج تجهیزات از کارخانه، نمودارهای تست فشار، گواهی مواد و مستندات مونوگرام API را بخواهید.

سوالات متداول

تفاوت بین دهانه چاه فشرده با سر چاه معمولی چیست؟

یک سر چاه فشرده از پشته کوتاه تر و یکپارچه تر با اتصالات فلنجی کمتر استفاده می کند. یک سر چاه معمولی از قرقره ها و آداپتورهای سنگین جداگانه استفاده می کند. طراحی جمع و جور باعث صرفه جویی در زمان دکل و کاهش هندلینگ BOP می شود، اما به ابزارهای صحیح در حال اجرا و پروفیل های آویز نیاز دارد.

آیا می توان از سر چاه فشرده برای شکستگی هیدرولیکی استفاده کرد؟

بله، اما دهانه چاه باید برای سرویس فرک رتبه بندی شود. یک مجموعه اختصاصی سر چاه frac یا سر بز اغلب بالای سر لوله برای عملیات frac نصب می شود، سپس قبل از نصب درخت تولید برداشته می شود. قطعات استاندارد سر چاه ممکن است نرخ پمپ بالا و مواد ساینده را بدون مسیر جریان با نرخ شکست تحمل نکنند.

چگونه می توانم رتبه فشار را برای سر چاه فشرده انتخاب کنم؟

با حداکثر فشار سطحی پیش‌بینی‌شده شروع کنید، سپس حاشیه ایمنی مورد نیاز و هر الزام قانونی را اضافه کنید. درجه فشار باید بالاترین فشاری را که سر چاه در حین حفاری، تکمیل و تولید می بیند پوشش دهد. برای چاه های HPHT، کاهش دما ممکن است فشار کاری مجاز را کاهش دهد.

چه چیزی باید در سفارش سرچاه فشرده گنجانده شود؟

یک سفارش کامل معمولاً شامل سر پوشش، آویزهای پوشش، قرقره های سرپوش، قرقره سر لوله، آویز لوله، آداپتور درخت یا آداپتور فرک، کیت های مهر و موم، ابزارهای در حال اجرا، و شاخه های آزمایش است. سطح مشخصات API، کلاس مواد، کلاس دما و اتصالات خروجی را در برگه داده مشخص کنید.

سیستم های جمع و جور سرچاهی به برنامه ریزی اولیه پاداش می دهند. پشته را با برنامه پوشش، BOP دکل، و روش تکمیل مطابقت دهید، و مونتاژ کوتاه‌تر و سبک‌تر از طریق نوک پستان سریع‌تر، حمل و نقل ایمن‌تر BOP و مسیرهای نشتی کمتر، بازپرداخت خواهد کرد. مشخصات آویز، سیستم مهر و موم و ابزارهای در حال اجرا را به عنوان مجموعه ای منطبق از یک زنجیره تامین در نظر بگیرید و قبل از خروج تجهیزات از محوطه، هر رابط را بررسی کنید.