Kā darbojas urbuma galvas aprīkojums?

Urbuma galvas aprīkojums atrodas naftas vai gāzes urbuma augšpusē. Tas ir galvenais veids, kā pazemes ieži sazinās ar ieguves infrastruktūru virszemē. Tas kontrolē spiedienu, notur urbuma auklas vietā, bloķē šķidruma ceļus un darbojas ar drošības sistēmām, lai nodrošinātu cilvēku un vides drošību. Lai saprastu, kā darbojas urbuma galva, ir jāaplūko visas tās galvenās funkcijas, piemēram, plūsmas un spiediena kontrole, kā arī slodžu slēgšana un pārvaldība. Pamatojoties uz labi zināmiem inženiertehniskajiem principiem un nozares standartiem, šajā rakstā šīs funkcijas ir aprakstītas ļoti detalizēti.

Kā urbuma galva uztur spiediena kontroli urbšanas un ražošanas laikā?

Korpusa vāka loma sākotnējā spiediena ierobežošanā

Korpusa vāks satur kopā visu urbuma galvas bloku. Tas ir piemetināts vai ar vītni pie virsmas apvalka un notur katru spoli un detaļu, kas tiek uzlikta uz tā. Urbšanas laikā formācijas spiediens var pieaugt bez iemesla. Korpusa vāks ir pirmais mehāniskais balsts pret spēkiem, kas spiežas uz augšu. Pareizi novērtētai urbuma galvai jāspēj izturēt darba spiedienu virs 15 000 psi atklātā jūrā vai augstspiediena avotos un tikai dažus simtus psi seklās akās. Cik labi urbuma galvas sistēma notur spiedienu visā urbuma kalpošanas laikā, ir tieši atkarīgs no tā, cik labi ir izgatavota blīvējuma galva.

Spiediena novērtēšanas sistēmas un pakāpju barjeras

Ievērojot API vadlīnijas, urbuma galvas detaļas tiek izgatavotas un pārbaudītas noteiktās spiediena klasēs, kas parasti ir 2,000, 3,000, 5,000, 10 000 un 15 000 psi. Katra urbuma galvas kaudzes daļa ir novērtēta tā, lai tā atbilstu vai pārspētu paredzamo urbuma spiedienu uzstādīšanas dziļumā. Izmantojot šo pakāpenisko metodi, esošajai iekārtai var pievienot papildu urbuma galvas spoles ar augstākiem parametriem, ja spiediens paaugstinās, rakšanas darbiem padziļinoties. Tātad urbuma galva nav tikai statiska barjera, bet gan sistēma, kas kontrolē spiedienu, kas mainās laika gaitā. Tas dod operatoriem brīvību droši urbt caur vairākām spiediena zonām vienā urbumā.

Blīvēšanas mehānismi urbuma galvas iekārtās un kā tie novērš šķidruma noplūdi

Metāla-metāla blīvējumi un to priekšrocības salīdzinājumā ar elastomēru alternatīvām

Mūsdienu urbumu galviņās arvien populārāki kļūst metāla-metāla blīvējumi, nevis tradicionālie elastomēru (uz gumijas bāzes veidotie) blīvējumi. Tas jo īpaši attiecas uz vietām ar augstu temperatūru un spiedienu. Metāla-metāla blīvējumi darbojas, izmantojot precīzi sagrieztas saskares virsmas, kas nedaudz saliecas, kad tās tiek noslogotas. Tas nodrošina hermētisku saskarni, neizmantojot materiālu, ko var saspiest. Tas ir svarīgi, jo sērūdeņradis, oglekļa dioksīds un augsta temperatūra, kas visi ir izplatīti naftas un gāzes urbumos, laika gaitā noārda elastomērus. Ja jūsu urbuma galviņā ir metāla-metāla blīvējumi, tie kalpos ilgāk un darbosies labāk plašākā dziļurbuma apstākļu diapazonā.

Gredzenveida blīvējums starp korpusa stīgām

Telpas aizvēršana starp divām blakus esošām apvalkcauruļu rindām ir viens no svarīgākajiem blīvēšanas uzdevumiem jebkurā urbuma galviņā . Ja urbumā tiek ievietota vairāk nekā viena apvalkcauruļu virkne, tās visas ietilpst iepriekšējās iekšpusē, atstājot koncentriskas apļveida spraugas. Veidojuma šķidrumi vai gāzes var pārvietoties augšup pa gredzenu un izplūst no urbuma galvas, ja šie caurumi nav pienācīgi noslēgti virspusē. Tas ir ļoti nopietns drošības risks. Urbuma galva noblīvē gredzenu, izmantojot bloķēšanas skrūves, blīvēšanas sistēmas un apvalkcauruļu piekares blīvējumus, kas izspiežas ap katras apvalkcauruļu virknes ārpusi. Šīs daļas darbojas kopā, veidojot barjeru, kas neļauj katrai gredzenveida zonai saskarties ar gaisu virspusē.

Cauruļu piekares blīvējumi ražošanas fāzē

Cauruļu piekare nostiprina ražošanas cauruļu auklu pie cauruļu galvas spoles, kamēr tā tiek izgatavota. Cauruļu piekarei ir blīvējuma mezgls, kas atdala gredzenu starp cauruli un apvalku no ražošanas plūsmas ceļa. Šī atdalīšana ir svarīga, jo tā neļauj ražojamajiem šķidrumiem brīvi pārvietoties pa cauruli un iekļūt atverē. Blīvējumam ir jādarbojas pat tad, kad caur cauruli plūst karsti šķidrumi, kas notiek bieži. Cilvēki, kas izgatavo urbumu galvas, izgatavo šos blīvējumus tā, lai tie varētu izturēt aksiālo kustību, kas rodas siltuma izplešanās dēļ. Tas saglabā blīvējuma kontaktu pat tad, ja cauruļu auklas garums mainās ražošanas ciklu laikā.

Urbumu galvas sistēmu nesošā funkcija apvalku un cauruļu rindu atbalstam

Kā korpusa pakaramie sadala svaru visā urbuma galvas kaudzēs

Apvalka auklas ir ārkārtīgi smagas. Viena starpapvalka aukla dziļā urbumā var svērt simtiem tūkstošu mārciņu. Apvalka piekare — apstrādāts gredzens, kas ievietojas apvalka galvas vai starpspoles iekšpusē — pārnes šo svaru no apvalka auklas uz urbuma galvas korpusu un galu galā uz virszemes apvalku, kas iebetonēts zemē. Šis slodzes ceļš ir jāprojektē precīzi. Ja piekare nepareizi ievietojas vai nosēšanās profils ir bojāts, apvalka aukla var nobīdīties, apdraudot gan urbuma strukturālo integritāti, gan gredzenveida blīvējumu efektivitāti. Tāpēc urbuma galvas konstrukcija nav tikai spiedtvertne — tā ir strukturāls slodzi nesošs rāmis.

Cauruļu stīgu piekare un aksiālās slodzes pārvaldība

Caurules galvas spole, kas ir sastāvdaļa ar augšējo un apakšējo atloku, ir uzstādīta uz korpusa galvas atloka, lai pakārtu cauruļu virknes un noslēgtu gredzenveida telpu starp cauruli un korpusu. Papildus svara noturēšanai cauruļu piekares sistēmai ir jātiek galā arī ar aksiālajām slodzēm, ko rada spiediens, kas iedarbojas uz caurules šķērsgriezuma laukumu. Kad urbuma spiediens iedarbojas uz augšu uz cauruļu virknes apakšu, tas rada ievērojamu augšupvērstu spēku, kuram cauruļu piekarei ir jāpretojas. Urbuma galvas inženieri to ņem vērā, projektējot piekares profilus, kas fiksē cauruļu virkni vietā, novēršot tās stumšanu uz augšu spiediena svārstību ietekmē ražošanas vai urbuma iejaukšanās laikā.

Kā plūsmas ceļš tiek pārvaldīts un virzīts caur urbuma galvas mezglu

Ziemassvētku eglīte kā plūsmas kontroles saskarne

Urbuma galvas augšpusē uzstādīto vārstu un veidgabalu komplekts , ko parasti sauc par Ziemassvētku eglīti , nosaka, kā saražotie šķidrumi pārvietojas no urbuma uz virszemes plūsmas līnijām. Tas parasti ietver galveno vārstu, spārnvārstu un izsmidzināmo vārstu, katram no kuriem ir atšķirīga plūsmas kontroles funkcija. Galvenais vārsts nodrošina primāro slēgšanas iespēju tieši virs cauruļu piekares. Spārnvārsts novirza plūsmu uz ražošanas līniju. Izsmidzināmais vārsts nodrošina piekļuvi vadu vai spirālveida cauruļu iejaukšanās gadījumā, pilnībā neatverot urbumu. Kopā šie vārsti nodrošina operatoriem precīzu kontroli pār plūsmas ceļu katrā urbuma ražošanas cikla posmā.

Plūsmas T veida un droseļvārsta integrācija spiediena pārvaldībai

Starp Ziemassvētku eglīti un virsmas plūsmas līniju plūsmas T veida savienojums un droseles kolektors regulē saražoto šķidrumu spiedienu un plūsmas ātrumu. Droseļvārsts ierobežo plūsmu, radot spiediena kritumu, kas ļauj operatoriem pārvaldīt urbuma noslodzi — rezervuāra spiediena samazināšanos, ko izraisa ražošana. Noslodzes kontrole ir kritiski svarīga rezervuāra integritātes aizsardzībai un ilgtermiņa atgūšanas maksimizēšanai. Urbuma galvas mezgls nodrošina mehāniskos savienojuma punktus šiem lejupējiem spiediena pārvaldības komponentiem, integrējot tos vienotā virsmas vadības arhitektūrā. Šī arhitektūra ir izstrādāta tā, lai katru elementu varētu izolēt, pārbaudīt vai nomainīt neatkarīgi, neaizverot visu urbumu.

Urbuma galvas aprīkojuma integrācija ar izlaušanās novēršanas un virsmas kontroles sistēmām

Izplūšanas novēršanas ierīces skursteņa savienojums ar urbuma galvu

Urbšanas laikā izlaušanās novēršanas (BOP) bloks tiek pieskrūvēts tieši pie urbuma galvas. BOP satur trieciena novēršanas un gredzenveida novēršanas ierīces , kas var aizvērties ap urbšanas auklu vai pilnībā noslēgt urbumu trieciena gadījumā — nekontrolētas formācijas šķidruma pieplūdes gadījumā. Savienojumam starp BOP un urbuma galvu jābūt novērtētam ar to pašu spiediena klasi kā pašam BOP, nodrošinot, ka urbuma galva nekļūst par vājo posmu urbuma vadības sistēmā. Šī integrācija prasa precīzu atloku saskaņošanu un atbilstošu gredzena blīves blīvējumu savienojuma punktā, ko abus regulē ISO 9001:2015 saskaņota kvalitātes vadības prakse katrā ražošanas un montāžas posmā.

Virsmas drošības vārsti un avārijas izslēgšanas integrācija

Mūsdienās modernajās urbumu galvas sistēmās ir iebūvēti avārijas izslēgšanas (ESD) paneļi un virszemes drošības vārstu (SSV) sistēmas. Plūsmas ceļā aiz galvenā vārsta atrodas virszemes drošības vārsts. Kad sensori konstatē, ka spiediens, temperatūra vai plūsma nav normāla, tas aizveras. ESD panelim nepieciešamas tikai dažas sekundes, lai organizētu visa urbuma izslēgšanu kopā ar SSV un citiem darbinātajiem vārstiem urbuma galvas mezglā. Ar šādu integrācijas līmeni urbuma galva no neaktīvas struktūras spiediena kontrolei kļūst par aktīvu urbuma kopējās drošības vadības sistēmas daļu. Tā vienlaikus aizsargā cilvēkus, instrumentus un vidi, reaģējot uz reāllaika datiem.

Secinājumi

Urbuma galva ir daudz vairāk nekā tikai vienkāršs savienojuma punkts urbuma augšpusē. Tā pārvalda spiedienu vairākās nominālās barjerās, noblīvē katru gredzenveida telpu starp apvalku un cauruļu rindām, iztur milzīgas strukturālās slodzes, virza saražotos šķidrumus pa kontrolētu plūsmas ceļu un nemanāmi integrējas ar izplūšanas novēršanas un avārijas izslēgšanas sistēmām. Katra no šīm funkcijām ir atkarīga no precīzas inženierijas, sertificētiem materiāliem un stingras kvalitātes kontroles — tas viss nosaka, kas uzticamai urbuma galvas sistēmai jānodrošina visā tās kalpošanas laikā.

FAQ

1. jautājums: Kāda ir atšķirība starp apvalkveida urbuma galvu un cauruļveida urbuma galvu?

Urbuma galvas mezgls ir savienots ar apvalka galvu ar apvalka urbuma galvu. Urbuma galvas mezgls notur starpposma un ražošanas apvalka svaru un noblīvē atstarpi starp apvalka auklām. Salīdzinājumam, cauruļu urbuma galva ir spole, kas novietota uz apvalka galvas atloka, īpaši, lai pakārtu ražošanas cauruļu auklu un ražošanas laikā noblīvētu spraugu starp caurulēm un apvalku.

2. jautājums: Cik bieži jāpārbauda vai jānomaina urbuma galvas blīves?

Urbuma galvas blīvējumu pārbaudes biežums ir atkarīgs no urbuma stāvokļa, saražotā šķidruma sastāva un darba spiediena. Augstspiediena vai skābā servisa urbumos blīvējumi ir jāpārbauda biežāk. Lielākā daļa operatoru ievēro plānotu pārbaudes programmu, kas saistīta ar apkopes cikliem vai ikgadējiem urbuma integritātes novērtējumiem. Metāla-metāla blīvējumi parasti ir jāmaina retāk nekā elastomēra blīvējumi, taču abi veidi ir jānovērtē pēc jebkuras būtiskas spiediena anomālijas vai iejaukšanās urbumā.

3. jautājums: Kādi spiediena rādītāji ir pieejami urbuma galvas iekārtām?

Urbuma galvas aprīkojuma ražošanā tiek izmantotas API spiediena klases 2,000 psi, 3,000 psi, 5,000 psi, 10 000 psi un 15 000 psi. Pareizā vērtība tiek izvēlēta atkarībā no paredzamā augstākā virsmas spiediena konkrētajā urbumā. Lai sistēma darbotos pareizi, operatoriem jāpārliecinās, ka visas urbuma galvas sistēmas daļas — piekari, spoles, vārsti un blīves — ir iestatītas vismaz uz vienādu darba spiedienu.

Sadarbojieties ar WELONG, lai nodrošinātu uzticamus urbumu aprīkojuma risinājumus

Kad ir svarīga veiktspēja un atbilstība, WELONG nodrošina rezultātus. WELONG, kas dibināts 2001. gadā un ir sertificēts gan saskaņā ar ISO 9001:2015, gan API 7-1, vairāk nekā divdesmit gadus ir piegādājis augstas kvalitātes naftas ieguves iekārtas starptautiskajiem tirgiem. Mūsu apvalku un cauruļu urbumu galvas izstrādājumi tiek pakļauti stingrai ražošanas procesa un galīgajai pārbaudei, un pēc pieprasījuma ir pieejama trešās puses pārbaude, ko veic SGS un DNV. Mēs piedāvājam elastīgu piegādi — jūras, gaisa un dzelzceļa transportu — un atbalstām vairākus tirdzniecības noteikumus, tostarp FOB, CIF, DDP un DDU. Ja meklējat uzticamu urbumu galvas aprīkojumu, ko nodrošina pārbaudīta kvalitātes kontrole, sazinieties tieši ar mūsu komandu, rakstot uz oiltools@welongpost.com.

Atsauces

1. Adams, NJ, & Charrier, T. (1985). Urbšanas inženierija: pilnīga aku plānošanas rokasgrāmata. PennWell Publishing.

2. Bourgoyne, AT, Millheim, KK, Chenevert, ME un Young, FS (1986). Lietišķā urbšanas inženierija. Naftas inženieru biedrības mācību grāmatu sērija, 2. sējums.

3. Amerikas Naftas institūts. (2015). API specifikācija 6A: Urbuma galvas un Ziemassvētku eglīšu aprīkojuma specifikācija (21. izd.). API Publishing Services.

4. Skalle, P. (2012). Spiediena kontrole naftas urbumu urbšanas laikā. Bookboon Engineering & Energy.

5. Mitchell, RF, un Miska, SZ (red.). (2011). Urbšanas inženierijas pamati. Naftas inženieru biedrības monogrāfiju sērija, 12. sējums.

6. Gabolde, G., & Nguyen, JP (2006). Urbšanas datu rokasgrāmata (8. izdevums). Izdevumi Technip.