Análisis de equipos de cabeza de pozo de petróleo y gas: función y estructura de carreras de carcasa, camisetas y cruces

Introducción

El equipo de cabecera de petróleo y gas es un importante cubo que conecta un sistema de producción de superficie y pozo subterráneo. Es responsable de resistir la alta presión, la alta temperatura y el fluido corrosivo desde el subsuelo, al tiempo que garantiza operaciones de control y desvío seguros. En equipos de pozos de pozo, carrete de carcasa, camisetas y cruces juegan un papel clave. No son solo los componentes de los equipos de cabeza de pozo, sino también el núcleo para garantizar la seguridad y la eficiencia de las operaciones.

1. Función y estructura del carrete de carcasa

Función del carrete de la carcasa
Carrete es un componente importante de presión en el dispositivo de la cabeza de pozo. Por lo general, se instala en la parte inferior de la cabeza del pozo, entre la percha de la carcasa (percha de carcasa) y el preventor de reventón (BOP), y tiene las siguientes funciones:
Llevando el peso de la carcasa: durante el proceso de perforación, cada capa de carcasa es soportada por el carrete de carcasa para soportar su peso y el peso del equipo auxiliar.
Lograr el sellado de presión: hay múltiples anillos de carcasa (anillo de carcasa) en la cabeza del pozo. El carrete de la carcasa logra un sellado independiente de los anillos de la carcasa en cada nivel instalando una percha y un dispositivo de sellado para evitar el flujo cruzado de aceite y gas.
Proporcionando una interfaz para operaciones anulares: la salida lateral del carrete de carcasa se puede conectar a una válvula de drenaje y un dispositivo de monitoreo de presión, que es conveniente para la ponderación anular, el drenaje o las operaciones de monitoreo.
Características estructurales
Cuerpo principal: forjado con acero de aleación de alta resistencia (material común AISI 4130), tiene resistencia de alta presión y resistencia al impacto. La presión de trabajo suele ser entre 2,000 psi y 15,000 psi.
Dispositivo colgante: la percha de la carcasa se instala dentro para corregir la cadena de carcasa baja.
Sistema de sellado: las formas de sellado comunes incluyen sellos de metal, sellos de goma o sellos combinados para garantizar el rendimiento de sellado de alta presión del anillo.
Salida lateral: generalmente, se configuran dos o cuatro enchufes laterales para instalar válvulas, medidores de presión y dispositivos de drenaje. El estándar de interfaz generalmente cumple con la especificación de conexión de brida API 6A.

2. Función y estructura de camisetas y cruces

Descripción general de la función
Las camisetas y las cruces son componentes importantes de los sistemas de pozos y colectores. A menudo se instalan en colectores de estrangulamiento, tuberías de fractura o dispositivos de prueba. Las funciones principales incluyen:
Diversión y confluencia de fluidos: guíe el fluido producido por la cabeza de pozo a diferentes direcciones, como válvulas de estrangulamiento, bombas de fractura, equipos de prueba, etc., o fusione múltiples fluidos y los transporten a sistemas de procesamiento posteriores.
Monitoreo y control de presión: instale un medidor de presión o sensor a través del puerto lateral para lograr el monitoreo de presión en tiempo real y garantizar la seguridad operativa.
Conecte múltiples equipos operativos: en condiciones de trabajo complejas, como fracturación, acidificación y reparación de pozos, camisetas y cruces se pueden configurar de manera flexible para satisfacer las necesidades de las operaciones paralelas multimilleas.
Diferencias entre camisetas y cruces
Tees (Tees): tenga una entrada y dos salidas, en forma "T", adecuada para la desviación o inyección de líquidos de una sola rama.
Crosses (cuatro vías): tenga una entrada y tres salidas, en forma de "cruz", adecuado para condiciones de trabajo paralelas multimilleas, como conectar las tuberías de estrangulamiento, fracturación y presión posterior al mismo tiempo.
Características estructurales y de diseño
Proceso de fabricación: se usa el acero forjado de alta resistencia, se trata de calor para mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia al impacto, y la superficie generalmente se trata con recubrimiento anticorrosión.
Método de conexión: los métodos de conexión comunes incluyen conexión de brida API, conexión roscada o conexión rápida de sujeción, que es conveniente para la instalación rápida y el desmontaje en el sitio.
Diseño de la cavidad interna: el canal de flujo interno está optimizado para reducir la resistencia del flujo y la erosión y aumentar la vida útil. Para las condiciones de fracturación, la pared interna se puede rociar con materiales resistentes al desgaste para resistir la erosión de la arena.
Nivel de presión: los niveles de presión comunes son de 5,000 psi, 10,000 psi y 15,000 psi, lo que puede cumplir con diferentes requisitos de presión de la cabeza de pozo.

3. La sinergia de las tres en el sistema de cabeza de pozo

Los carrete, las camisetas y las cruces de la carcasa no operan de forma independiente, sino que trabajan juntos en operaciones de cabeza de pozo:
El carrete de la carcasa proporciona un rodamiento y sellado básicos: constituye el "esqueleto" de la estructura de la cabeza del pozo, apoya el equipo superior y aísla diferentes presiones anulares.
Tees y cruza la asignación completa de fluidos y el control de presión: a través de su diseño de múltiples outlet, pueden lograr el desvío de fluido de la cabeza, la detección de presión y el acceso al equipo externo.
Seguridad y flexibilidad del sistema general: este diseño modular hace que la cabeza del pozo sea altamente adaptable para cumplir con diferentes requisitos operativos, como perforación, fractura, reparación de pozos y pruebas.

4. Normas, materiales y recomendaciones de selección

Especificaciones estándar
API 6A: "Equipo de cabeza de pozo y árboles de Navidad" es el principal estándar internacional para el diseño, fabricación y prueba de equipos de cabecera.
ISO 10423: un estándar internacional equivalente a la API 6A, aplicable a la industria mundial de petróleo y gas.
NACE MR0175: Requisitos de material para las condiciones de H₂S para prevenir el agrietamiento del estrés por sulfuro de hidrógeno.
Selección de material
Condiciones normales: acero forjado AISI 4130, con alta resistencia y buena resistencia.
Condiciones agrias: use CRA (aleación resistente a la corrosión) o acero inoxidable, como 410SS, 17-4ph, para mejorar la resistencia a la corrosión.
Condiciones de alta presión y alta temperatura (HPHT): se requiere acero de aleación especial o aleación a base de níquel para garantizar la estabilidad a largo plazo.
Puntos de selección
Seleccione el nivel de presión apropiado (2,000 psi ~ 15,000 psi) de acuerdo con la presión de la cabeza del pozo.
Seleccione el material de acuerdo con las condiciones de trabajo (medios corrosivos, temperatura, abrasividad).
Considere los estándares de interfaz y la compatibilidad del sistema de cabeza de pozo (tamaño de brida API 6A).

5. Tendencias futuras

Adaptabilidad de alta presión y alta temperatura: con el desarrollo de petróleo y gas no convencionales, el equipo de la cabeza de pozo debe tener una capacidad de presión de más de 20,000 psi.
Resistencia mejorada a la corrosión y desgaste: use materiales avanzados y procesos de recubrimiento para aumentar la vida útil del equipo.
Desarrollo inteligente: sensores integrados de monitoreo de presión para lograr la recopilación de datos en tiempo real y el control remoto en la cabeza de pozo, mejorando los niveles de seguridad y automatización.