Analisis Peralatan Kepala Sumur Minyak dan Gas: Fungsi dan Struktur Casing Spool, Tees dan Crosses

Perkenalan

Peralatan sumur oli dan gas adalah hub penting yang menghubungkan sumur bor bawah tanah dan sistem produksi permukaan. Ini bertanggung jawab untuk menahan tekanan tinggi, suhu tinggi dan cairan korosif dari bawah tanah, sambil memastikan operasi kontrol dan pengalihan yang aman. Dalam peralatan kepala sumur, spool casing, tee dan salib memainkan peran kunci. Mereka tidak hanya komponen peralatan kepala sumur, tetapi juga inti untuk memastikan keamanan dan efisiensi operasi.

1. Fungsi dan struktur spool casing

Fungsi Spool casing
Casing Spool adalah komponen penahan tekanan yang penting di perangkat wellhead. Biasanya dipasang di bagian bawah kepala sumur, di antara gantungan casing (gantungan casing) dan pencegah ledakan (BOP), dan memiliki fungsi -fungsi berikut:
Membawa berat casing: Selama proses pengeboran, setiap lapisan casing didukung oleh spool casing untuk menanggung beratnya dan berat peralatan tambahan.
Mencapai penyegelan tekanan: Ada beberapa annuli casing (casing annulus) di kepala sumur. Casing spool mencapai penyegelan independen annuli casing di setiap level dengan memasang gantungan dan alat penyegelan untuk mencegah crossflow minyak dan gas.
Memberikan antarmuka untuk operasi annular: outlet samping spool casing dapat dihubungkan ke katup pembuangan dan perangkat pemantauan tekanan, yang nyaman untuk pembobotan annular, drainase atau operasi pemantauan.
Fitur struktural
Badan utama: Dipalsukan dengan baja paduan kekuatan tinggi (bahan umum AISI 4130), ia memiliki ketahanan tekanan tinggi dan ketahanan benturan. Tekanan kerja biasanya antara 2.000 psi dan 15.000 psi.
Perangkat gantung: Gantungan casing dipasang di dalam untuk memperbaiki string casing yang diturunkan.
Sistem Penyegelan: Bentuk penyegelan umum termasuk segel logam, segel karet atau segel gabungan untuk memastikan kinerja penyegelan bertekanan tinggi dari annulus.
Outlet samping: Umumnya, dua atau empat outlet samping dikonfigurasi untuk memasang katup, alat pengukur tekanan, dan perangkat drainase. Standar antarmuka biasanya sesuai dengan spesifikasi koneksi flange API 6A.

2. Fungsi dan Struktur Tee dan Salib

Tinjauan Fungsi
Tee dan salib adalah komponen penting dari sumur dan sistem manifold. Mereka sering dipasang dalam manifold choke, pipa yang patah atau perangkat uji. Fungsi utama meliputi:
Pengalihan dan Konfigurasi Cairan: Memandu cairan yang diproduksi oleh kepala sumur ke arah yang berbeda seperti katup choke, pompa rekah, peralatan uji, dll., Atau menggabungkan beberapa cairan dan mengangkutnya ke sistem pemrosesan berikutnya.
Pemantauan dan Kontrol Tekanan: Pasang pengukur tekanan atau sensor melalui port samping untuk mencapai pemantauan tekanan waktu nyata dan memastikan keamanan operasional.
Hubungkan beberapa peralatan operasi: Di bawah kondisi kerja yang kompleks seperti rekah, pengasaman, dan perbaikan sumur, tee dan salib dapat dikonfigurasi secara fleksibel untuk memenuhi kebutuhan operasi paralel multi-arah.
Perbedaan antara tee dan salib
Tees (tee): Memiliki satu inlet dan dua outlet, dalam bentuk "t", cocok untuk pengalihan atau injeksi cairan cabang tunggal.
Crosses (empat arah): Memiliki satu inlet dan tiga outlet, dalam bentuk "salib", cocok untuk kondisi kerja paralel multi-arah, seperti menghubungkan pelambatan, patah, dan pipa tekanan belakang pada saat yang sama.
Fitur struktural dan desain
Proses pembuatan: Baja tempa berkekuatan tinggi digunakan, diobati dengan panas untuk meningkatkan ketahanan aus dan ketahanan benturan, dan permukaan biasanya diobati dengan lapisan anti-korosi.
Metode Koneksi: Metode koneksi umum termasuk koneksi flensa API, koneksi berulir atau koneksi klem cepat, yang nyaman untuk pemasangan cepat dan pembongkaran di lokasi.
Desain Rongga Dalam: Saluran aliran internal dioptimalkan untuk mengurangi resistensi aliran dan erosi dan meningkatkan masa pakai. Untuk kondisi rekah, dinding bagian dalam dapat disemprotkan dengan bahan tahan aus untuk menahan erosi pasir.
Tingkat tekanan: Tingkat tekanan umum adalah 5.000 psi, 10.000 psi dan 15.000 psi, yang dapat memenuhi persyaratan tekanan sumur yang berbeda.

3. Sinergi ketiganya di sistem sumur

Casing Spool, Tees and Crosses tidak beroperasi secara mandiri, tetapi bekerja bersama dalam operasi kepala sumur:
Casing Spool menyediakan bantalan dan penyegelan dasar: itu merupakan "kerangka" dari struktur kepala sumur, mendukung peralatan atas dan mengisolasi tekanan annular yang berbeda.
Tees dan melintasi alokasi cairan lengkap dan kontrol tekanan: Melalui desain multi-outlet mereka, mereka dapat mencapai pengalihan cairan sumur, deteksi tekanan dan akses peralatan eksternal.
Keselamatan dan fleksibilitas sistem keseluruhan: Desain modular ini membuat kepala sumur sangat mudah beradaptasi untuk memenuhi persyaratan operasional yang berbeda seperti pengeboran, rekah, perbaikan sumur, dan pengujian.

4. Standar, Bahan, dan Rekomendasi Seleksi

Spesifikasi Standar
API 6A: "Peralatan kepala sumur dan pohon Natal" adalah standar internasional utama untuk desain, pembuatan, dan pengujian peralatan kepala sumur.
ISO 10423: Standar internasional yang setara dengan API 6A, berlaku untuk industri minyak dan gas global.
NACE MR0175: Persyaratan material untuk kondisi H₂s untuk mencegah retak tegangan hidrogen sulfida.
Pemilihan materi
Kondisi normal: AISI 4130 Forged Steel, dengan kekuatan tinggi dan ketangguhan yang baik.
Kondisi asam: Gunakan CRA (paduan tahan korosi) atau stainless steel, seperti 410ss, 17-4ph, untuk meningkatkan ketahanan korosi.
Kondisi tekanan tinggi dan suhu tinggi (HPHT): Baja paduan khusus atau paduan berbasis nikel diperlukan untuk memastikan stabilitas jangka panjang.
Poin Seleksi
Pilih level tekanan yang sesuai (2.000 psi ~ 15.000 psi) sesuai dengan tekanan kepala sumur.
Pilih material sesuai dengan kondisi kerja (media korosif, suhu, abrasivitas).
Pertimbangkan standar antarmuka dan kompatibilitas sistem sumur (ukuran flensa API 6a).

5. Tren masa depan

Kemampuan beradaptasi bertekanan tinggi dan suhu tinggi: Dengan pengembangan minyak dan gas yang tidak konvensional, peralatan kepala sumur harus memiliki kapasitas bantalan tekanan lebih dari 20.000 psi.
Peningkatan korosi dan ketahanan aus: Gunakan bahan canggih dan proses pelapisan untuk meningkatkan umur peralatan.
Pengembangan Cerdas: Sensor Pemantauan Tekanan Terpadu untuk mencapai pengumpulan data real-time dan kendali jarak jauh di kepala sumur, meningkatkan tingkat keselamatan dan otomatisasi.