Объяснение устья газовой скважины: компоненты, номинальное давление и советы по выбору

Устье газовой скважины — это барьер поверхностного давления, который связывает каждую обсадную колонну в одну герметичную стопку, несет на себе нагрузку обсадной колонны и дает «рождественской елке» фланец, на который можно приземлиться. Его выбирают до спуска первого соединения обсадной колонны и редко меняют впоследствии, поэтому один неправильный размер выпускного отверстия или невыполнение требований по эксплуатации кислой среды могут преследовать скважину на протяжении всего ее эксплуатационного срока.

Практическое испытание сводится к трем вопросам: может ли конструкция выдерживать максимальное ожидаемое давление на поверхность, может ли она герметизировать каждое кольцевое пространство независимо и может ли она работать с противовыбросовым превентором, испытательной пробкой или кабелем без переходников, которых нет в наличии? Если ответ отрицательный, то устье скважины не определено, какой бы хорошей ни была сталь.

Ниже рассказывается о работе устья газовой скважины в процессе эксплуатации, о том, как складываются его детали, почему пошлина на газ сложнее, чем на нефть, как читать рейтинги и проверки, которые решают, сработает ли покупка на буровой площадке.

Что на самом деле делает устье газовой скважины

Устье газовой скважины одновременно выполняет четыре работы, и каждая из них имеет свойство выходить из строя по-своему.

• Приостановка. Подвесы для обсадных труб передают вес обсадной колонны, часто несколько сотен тонн, на оголовок обсадной колонны, а оттуда на кондуктор и пол подвала.
• Уплотнение кольцевого пространства. Каждая обсадная колонна изолирована от следующей, что позволяет контролировать давление и стравливать его по затрубному пространству, а не перемещать вверх за трубу.
• Сдерживание давления. Труба, ее фланцы, шпильки и выпускные отверстия образуют основной поверхностный барьер во время бурения, заканчивания и добычи.
• Интерфейс. Размеры чаши и верхние фланцы определяют, какой превентор, какая подвеска для НКТ и какая елка подойдут, что делает устье скважины таким же механическим интерфейсом, как и сосуд под давлением.

Во время бурения устьем скважины является нижняя половина трубы управления скважиной, наверху которой закреплен противовыбросовый превентор. После завершения строительства дерево берет на себя управление потоком, а устье скважины становится постоянным фундаментом под ним. Газовый сбор не меняет этих ролей; это повышает стандарты герметизации, которым они должны соответствовать.

Компоненты устья газовой скважины, снизу вверх

Обычное устье газовой скважины укладывается в фиксированном порядке: головка обсадной колонны, подвеска обсадной колонны, катушка головки обсадной колонны, катушка головки НКТ, подвеска НКТ, а затем елка с клапанами и переходниками, заполняющими промежутки между ними.

Головка обсадной колонны является основой узла. Он приваривается или навинчивается на обсадную колонну, несет на себе первую подвеску и обеспечивает выпускные отверстия для доступа к затрубному пространству и контроля давления. Поскольку он забетонирован заранее, изменить количество выпускных отверстий и размер фланцев будет сложнее всего позже.

Головка обсадной колонны для сборки основания устья скважины Базовый компонент устья скважины, который несет первую подвеску обсадной колонны и обеспечивает доступ к затрубному пространству и выпускные отверстия для контроля давления. Посмотреть продукт →

Подвеска обсадной колонны выполняет две функции одновременно: захватывает и поддерживает обсадную колонну и герметизирует затрубное пространство вокруг нее. Подвесы скользящего типа быстрее приземляются и повторно приземляются; Оправочные подвески часто предпочтительнее, если герметичность должна быть проверяемой, а нагрузка предсказуемой. Над ними расположены катушки с обсадной головкой, которые добавляют точки для подвешивания и дополнительные выпускные отверстия по мере того, как вставляется больше струн.

Катушка головки НКТ отмечает переход от бурения к завершению, а подвеска НКТ внутри нее подвешивает НКТ и герметизирует эксплуатационное затрубное пространство. Обратный клапан, ввинченный в подвеску, позволяет снять противовыбросовый превентор, в то время как скважина остается изолированной сверху, что больше всего замечают бригады вспомогательного оборудования, когда он отсутствует.

Это помогает сравнивать весь ассортимент, а не отдельные части, поскольку устьевые компоновки хороши настолько, насколько хороши интерфейсы между ними. Проставочная катушка длиной 30 мм будет стоить дороже, чем сама деталь.

Почему пошлина на газ тяжелее на устье скважины, чем пошлина на нефть

Газ гораздо менее щаден, чем нефть, поэтому устье газовой скважины в первую очередь оценивается по герметичности уплотнения, а затем по номинальному давлению.

Газ имеет низкую вязкость и низкое поверхностное натяжение, поэтому он будет проходить через пути утечки, которые сырая нефть закупоривает парафином или эмульсией. Царапина на отверстии уплотнения, в котором удерживается жидкость, может стабильно выделять газ в течение многих лет. Поскольку газ также сильно расширяется при падении давления, очень небольшая утечка массы превращается в большой объем на поверхности, поэтому правильным языком спецификации является газонепроницаемость, а не просто герметичность.

• Температура. Перепад давления на штуцере резко охлаждает выходную сторону, и температурный класс определяется самым холодным металлом, а не температурой пласта. Холодное охрупчивание и затвердевание эластомеров начинаются именно здесь.
• Кислый сервис. Даже скромное содержание сероводорода может привести к тому, что материал станет кислым, что приведет к ограничениям по твердости, сертифицированному химическому составу и другому классу материала.
• Велоспорт. Скважины, которые закрыты и перезапущены, часто неоднократно нагружают и разгружают уплотнения; это отличается от требования к скважине, стабильно добываемой в течение десятилетия.
• Увлажняет. Влажный газ плюс холодный выход могут образовывать гидраты в небольших кольцевых клапанах и приборных линиях, что является вопросом проектирования, а не эксплуатационной ошибкой.

Практическим следствием является то, что устьевые уплотнения для газовых скважин обычно представляют собой металл-металл или опираются на металлический элемент, а эластомерные уплотнения выбираются с учетом состава газа, а не из общей таблицы.

Чтение номинальных значений: давление, температура, материал и уровень технических характеристик.

Четыре цифры определяют большинство характеристик устья газовых скважин: номинальное рабочее давление, температурный класс, класс материала и уровень технических характеристик продукта.

Номинальное рабочее давление — это потолок для узла, а не для резервуара. Труба с давлением 5000 фунтов на квадратный дюйм на скважине, которая может создать давление закрытия 8000 фунтов на квадратный дюйм, вообще не имеет запаса, а гидростатические изменения в течение срока службы скважины редко уменьшают этот зазор. Для газовых скважин 10 000 фунтов на квадратный дюйм является обычной рабочей платформой, а 15 000 фунтов на квадратный дюйм появляется там, где давление и температура высоки.

Две сборки могут выглядеть одинаково и отличаться на тысячи долларов исключительно уровнем технических характеристик. Эта разница проявляется в заводских сертификатах, отслеживаемости каждой детали, находящейся под давлением, и в том, сколько изделий было фактически проверено, а не проверено визуально.

Устье колодца и рождественская елка: где заканчивается одно и начинается другое

Устье скважины является постоянным фундаментом; Рождественская елка — это блок клапанов, контролирующий поток над ней.

Устье скважины устанавливается по мере бурения скважины и остается на месте на протяжении всего срока эксплуатации месторождения. Елка устанавливается по завершении и может быть удалена, заменена или модернизирована во время капитального ремонта. На дереве расположены главные клапаны, крыльевые клапаны, дроссельная заслонка и манометры; устье скважины несет нагрузку на обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы, а также на кольцевые уплотнения. Смешение этих двух факторов приводит к классической ошибке закупок: покупка дерева с правильным номинальным давлением и неправильным верхним фланцем.

Для газовых скважин с двумя колоннами насосно-компрессорных труб необходима двухствольная елка, а подвеску, катушку и елку необходимо заказывать одним комплектом, а не собирать из трех источников.

Двухтрубная рождественская елка для добычи газовых скважин Двухствольная фонтанная елка для газовых скважин с двумя НКТ, построенная в соответствии со стандартом API Spec 6A с номинальным давлением от 2000 до 20000 фунтов на квадратный дюйм. Посмотреть продукт →

Установка — то место, где начинается большинство проблем

Большинство устьевых утечек связано с установкой, а не с оборудованием, и почти все они происходят по нескольким повторяющимся причинам.

• Загерметизируйте отверстия, оставшиеся от песка, краски или царапин от цепных щипцов; уплотнительные поверхности работают с точностью до тысячных долей дюйма.
• Подвески приземлились без проверки выравнивания, поэтому напряжение на уплотнение подается неравномерно, и груз оказывается на одной стороне.
• Шпильки затягиваются на ощупь, а не с помощью калиброванного оборудования и в документированной последовательности.
• Никаких индивидуальных испытаний давления в кольцевом пространстве перед рассверливанием башмака, что исключает возможность дешевого устранения утечки.
• Высота стопки противовыбросового превентора не сверяется с катушкой, поэтому последний фланец не будет собран.

Катушка головки НКТ — это то место, где сходятся эти детали, поскольку она должна принимать противовыбросовый превентор во время завершения и елку впоследствии на одном и том же интерфейсе.

Золотник насосно-компрессорной головки для заканчивания и сопряжения с деревом Золотник головки НКТ, который принимает противовыбросовый превентор во время завершения и елку после него, с вариантами для ЭЦН и установок с двумя НКТ. Посмотреть продукт →

Контрольная заглушка, вставленная в подвеску НКТ, а также сменная втулка, удерживаемая на месте, пока инструменты находятся в скважине, предотвращают два наиболее распространенных вида повреждений при новой установке.

Выбор и покупка устья газовой скважины: практический контрольный список

Покупайте исходя из плана скважины, а не из каталога внутрь, и устанавливайте интерфейсы до цены.

1. Конверт давления. Максимальное ожидаемое давление на поверхности плюс заявленный запас, а не текущее пластовое давление.
2. Температурный конверт. Температура пласта для верхнего конца, охлаждение штуцера и условия окружающей среды для нижнего конца.
3. Соединения. Размеры и вес корпуса, сварное или резьбовое основание, размеры выпускных отверстий и соответствие противовыбросовым превенторам и фланцам дерева.
4. Материальный и кислый сервис. Сначала состав газа, затем класс материала, пределы твердости и любые требования к сертифицированной химии.
5. Философия печати. Первичное уплотнение металл-металл с подкладкой из эластомера является обычным выбором для газа; спросите, как была квалифицирована печать.
6. Документация. Сертификаты материалов, отслеживаемость деталей, работающих под давлением, а также возможность применения монограммы по лицензии.
7. Инструменты и запчасти. Обратные клапаны, инструменты для извлечения, контрольные пробки, сменные втулки и комплекты уплотнений следует заказывать вместе со штабелем, а не после его приземления.
8. Обслуживание и время выполнения. Кто посещает первый макияж и как быстро запасная вешалка может добраться до удаленного места.

Техническое обслуживание и мониторинг

Устью газовой скважины не требуется особого внимания, но то, что ему нужно, является конкретным и запланированным, а не реактивным.

Давление в затрубном пространстве должно регулярно регистрироваться, поскольку медленное повышение давления во внешнем затрубном пространстве часто является первым видимым признаком проблемы с уплотнением. Функциональные испытания клапана и смазка выполняются в соответствии с интервалами, установленными производителем, а шпильки фланцев требуют проверки крутящего момента после первого термического цикла и периодически после него. Если скважины удалены или необслуживаемы, мониторинг устья скважины в режиме реального времени превращает эти ручные раунды в линию тренда, которая поднимает тревогу задолго до того, как рост давления станет опасным.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между устьем скважины и обсадной головкой?

Головка обсадной колонны представляет собой нижнюю часть устья скважины, соединенную с обсадной колонной и несущую первую подвеску. Устье скважины представляет собой полную сборку, от головки обсадной колонны через катушки и подвески до верхнего фланца, на котором приземляется елка.

Какое номинальное давление должно иметь устье газовой скважины?

Сопоставьте номинальное значение с максимальным ожидаемым давлением на поверхность с документально подтвержденным запасом. В газовых скважинах обычно используется оборудование с давлением 10 000 фунтов на квадратный дюйм, переходя к давлению 15 000 фунтов на квадратный дюйм, где давление и температура высоки, и более низкому номиналу только там, где давление закрытия действительно ограничено.

Можно ли отремонтировать устье газовой скважины, не заглушив скважину?

Некоторые работы можно выполнять вживую, например, заменить клапан на выпускном отверстии крыла или установить обратный клапан для изоляции колодца сверху. Все, что связано с подвесным уплотнением или затрубным пространством обсадной колонны, обычно требует предварительного глушения или изоляции скважины.

Почему при работе с газом предпочтительнее использовать уплотнение «металл по металлу»?

Потому что газ пропускает дефекты эластомера, чего не делают жидкости, и потому что металлические уплотнения лучше выдерживают термоциклирование и длительный срок службы. Эластомерные уплотнения по-прежнему играют роль, но обычно в качестве вторичного барьера, а не основного.

Как часто следует проверять устьевые клапаны?

Интервалы тестирования соответствуют местному законодательству и политике оператора, а не единому глобальному правилу. Практическое правило заключается в том, что интервал должен быть достаточно коротким, чтобы выявить утечку главного клапана до того, как он станет единственным препятствием.

Устье газовой скважины представляет собой простой на вид кусок стали с необычайно долгой памятью. Каждое решение, принятое на этапе спецификации, от размера выпускного отверстия до типа уплотнения и уровня спецификации, все еще видно на скважине десять или двадцать лет спустя, и обычно в наименее удобный момент. Получить интерфейсы, принципы герметизации и документацию с самого начала гораздо дешевле, чем исправлять их во время ремонта.