کلاف اسپول تی و کراس سر فرک چیست و چگونه در سیستم های چاه کار می کند؟

الف پوشش اسپول سه راهی و صلیب سر Frac یک جزء تخصصی مونتاژ سر چاه است که در عملیات شکست هیدرولیک (شکستگی) برای کنترل و هدایت جریان سیال با فشار بالا به داخل چاه استفاده می شود. هندسه قرقره پوشش - پیکربندی‌های خروجی سه راهی (T شکل) یا متقاطع (X شکل) - با سر شکستگی را با هم ترکیب می‌کند تا ضمن حفظ یکپارچگی چاه، امکان تزریق همزمان مایعات شکستگی را فراهم کند. از نظر عملی، به عنوان رابط فشار بحرانی بین تجهیزات پمپاژ سطحی و چاه محفظه ای عمل می کند که معمولاً از فشار کاری 5000 psi تا 15000 psi بسته به الزامات تشکیل.

قرقره پوشش در سیستم سرچاهی چیست؟

الف casing spool is a flanged, cylindrical body installed between the casing head and the tubing head (or BOP stack) in a wellhead system. It provides the structural housing for casing hangers and offers side outlet ports for annular access and pressure monitoring.

هنگامی که به عنوان پیکربندی شده است سه راهی یا صلیب ، قرقره یک یا دو خروجی جانبی اضافی اضافه می کند:

• پیکربندی سه راهی: یک سوراخ عمودی یک خروجی جانبی - در مواقعی که به یک اتصال خط شکستگی نیاز است استفاده می شود.
• پیکربندی متقابل: یک سوراخ عمودی دو خروجی جانبی متضاد - در مواقعی که نیاز به تزریق دو خطی یا نظارت همزمان باشد استفاده می شود.

این پریزها معمولاً مطابق با استانداردهای API 6A یا 16A با اندازه‌های متداول از قطر 2-1/16 تا 4-1/16 اینچ روی پورت های جانبی و سوراخ اصلی 7-1/16 اینچ تا 13-5/8 اینچ برای قرار دادن اندازه های مختلف بدنه

Frac Head چیست و چرا به قرقره متصل می شود

الف frac head (also called a fracturing head or frac manifold head) is a compact, high-pressure valve assembly mounted on top of the wellhead or casing spool during a fracturing job. Its primary function is to provide a sealed, multi-port entry point for fracturing fluid from surface pumps.

نقش های عملکردی کلیدی سر فرک عبارتند از:

• توزیع مایع شکستگی از خطوط پمپ چندگانه به حلقه پوشش یا رشته لوله
• شیرهای جداسازی محفظه (معمولاً شیرهای دروازه) برای کنترل جریان از هر اتصال کامیون پمپ
• ارائه یک رابط با درجه فشار که می تواند به سرعت بین مراحل فرک وصل و جدا شود
• محافظت از اجزای دائمی سر چاه در برابر دوغاب ساینده و با سرعت بالا مورد استفاده در شکستن

هنگامی که سر فرک با a یکپارچه شود تی شرت یا صلیب روکش مونتاژ ترکیبی به اپراتورها اجازه می دهد تا مایع را به چندین ناحیه یا حلقه به طور همزمان تزریق کنند - یک نیاز کلیدی در برنامه های شکستگی چند مرحله ای مدرن.

نحوه عملکرد مونتاژ ترکیبی گام به گام

کلاف اسپول Tees And Crosses Frac Head به عنوان یک سیستم مدیریت فشار یکپارچه در هنگام تحریک چاه عمل می کند. در اینجا نحوه عملکرد آن در طول یک کار معمولی frac آمده است:

1. آماده سازی سر چاه: سه راهی یا صلیب قرقره پوشش به عنوان بخشی از پشته دائمی سر چاه قبل از شروع شکستگی فرود آمده و تحت فشار آزمایش می شود.
2. نصب سر Frac: سر فرک با استفاده از مهر و موم واشر حلقه ای (نوع BX یا RX) که برای فشار کار درجه بندی شده است، روی فلنج بالایی قرقره پوشش پیچ می شود. 10000 psi یا 15000 psi .
3. اتصال خط پمپ: آهن پرفشار (آهن تصفیه کننده) از کامیون های پمپ فرک به پورت های جانبی سر فرک یا خروجی های قرقره متصل می شود.
4. جداسازی فشار: دریچه های دروازه در هر درگاه ورودی به طور انتخابی برای کنترل ورود سیال از هر خط پمپ باز می شوند. گیج های فشار روی خروجی های قرقره فشار حلقوی را در زمان واقعی نظارت می کنند.
5. اجرای شکستگی: سیال شکستگی - که می تواند شامل آب، مواد محرک (ماسه یا سرامیک) و افزودنی های شیمیایی باشد - با سرعت پمپاژ می شود. 50 تا 150 بشکه در دقیقه (bpm) پایین سوراخ چاه برای شکستن سازند هدف.
6. جداسازی پس از فرک: الفfter each stage, valves are closed, pressure is bled off safely through the spool outlets, and the frac head is repositioned or removed for the next stage.

مشخصات کلیدی و رتبه بندی فشار

انتخاب مونتاژ صحیح مستلزم تطبیق مشخصات تجهیزات با فشار طراحی چاه، اندازه پوشش و ویژگی‌های شکل‌گیری است. جدول زیر مشخصات معمولی را خلاصه می کند:

Tee vs. پیکربندی متقابل: زمان استفاده از هر کدام

انتخاب بین سه راهی و پیکربندی متقاطع به تعداد فضاهای حلقوی که نیاز به دسترسی دارند و پیچیدگی عملیاتی برنامه frac بستگی دارد.

پیکربندی سه راهی

برای سرچاه های تک حلقه ای ساده تر مناسب است. سه راهی یک خروجی جانبی را فراهم می کند که می تواند برای تزریق مایع، نظارت بر فشار یا دسترسی به خط کش حلقوی استفاده شود. به عنوان مثال، در یک بند پوششی 9-5/8 اینچی با یک حلقه تکی یک قرقره سه راهی به طور کارآمدی هم تحویل مایع frac و هم اتصال گیج فشار را بدون مهندسی بیش از حد سر چاه انجام می دهد.

Cross Configuration

زمانی که به دو اتصال جانبی جداگانه نیاز است - برای مثال، زمانی که یک خروجی به منیفولد پمپ وصل می شود و خروجی مخالف برای نظارت بر فشار حلقوی بلادرنگ یا خط تزریق مواد شیمیایی استفاده می شود، لازم است. قرقره های متقاطع استاندارد هستند تکمیل های دو رشته ای و سرچاه های پیچیده چند حلقه ای مانند چاه هایی که در آب های عمیق یا چاه های پرفشار/دمای بالا (HPHT) استفاده می شوند.

نقش در سیستم گسترده تر چاه

برای اینکه بفهمید این مجموعه در کجا قرار می گیرد، یک پشته چاه خشکی معمولی را از پایین به بالا در نظر بگیرید:

• مسکن هادی - از کل دهانه چاه پشتیبانی می کند. تنظیم در عمق کم (30 تا 100 فوت)
• سر پوشش سطحی - اولین جزء حاوی فشار؛ پوشش سطح را پشتیبانی می کند
• تی شرت یا صلیب روکش - نصب شده در بالای سر پوشش؛ دسترسی جانبی و نقطه نصب سر frac را فراهم می کند ← این جزء
• سر فراک - به طور موقت بر روی فلنج بالایی قرقره در طول عملیات تحریک نصب می شود
• پشته یا سر لوله BOP - بعد از شکستگی برای فاز تولید نصب می شود

سه راهی / صلیب قرقره پوشش به عنوان پل فشار بین سر چاه دائمی و تجهیزات شکست موقت. هنگامی که برنامه frac کامل شد، سر frac برداشته می شود و خروجی های قرقره درپوش یا مجهز به شیرهای دروازه برای نظارت حلقوی فاز تولید می باشد.

ملاحظات یکپارچگی ایمنی و فشار

از آنجایی که این مجموعه در طول عمر چاه در بالاترین فشاری که روی هر جزء سر چاه دیده می شود کار می کند، یکپارچگی فشار غیرقابل مذاکره است. الزامات ایمنی کلیدی عبارتند از:

• تست پذیرش کارخانه (FAT): هر قرقره و سر فرک باید تحت فشار هیدرواستاتیک آزمایش شود 1.5× فشار کاری نامی قبل از ارسال در API 6A بخش 11.
• تست فشار در محل: قبل از هر مرحله فرک، مجموعه نصب شده برای حداقل زمان نگه داشتن - معمولاً برای فشار کاری نامی آزمایش می شود. 3 دقیقه در فشار تست با افت فشار صفر مجاز
• انطباق خدمات ترش: اگر H2S وجود داشته باشد، مواد باید مطابقت داشته باشند NACE MR0175 / ISO 15156 برای جلوگیری از ترک خوردگی استرس سولفید (SSC).
• مقاومت در برابر فرسایش: خروجی های جانبی اغلب با کاربید تنگستن یا درج های صندلی فولادی سخت شده برای مقاومت در برابر فرسایش ناشی از دوغاب محرک با سرعت بالا نصب می شوند.
• بازرسی بصری و NDE: ذرات مغناطیسی (MPI) یا تست اولتراسونیک (UT) بر اساس نیازهای PSL (سطح مشخصات محصول) 2 یا 3 بر روی جوش‌ها و سطوح حفره مهم انجام می‌شود.

کاربردهای رایج در این زمینه

کلاهک های روکشی و صلیب فرک در طیف گسترده ای از زمینه های شکستگی استفاده می شود:

• گاز شیل و نفت تنگ بازی می کند (به عنوان مثال، حوضه پرمین، مارسلوس شیل): تکمیل پلاگین و پرف چند مرحله ای با استفاده از قرقره های متقاطع برای تزریق دو خطی همزمان در 10000–15000 psi
• چاه های عمودی معمولی: کارهای فرک تک مرحله ای با استفاده از قرقره های سه راهی که یک خط جانبی کافی است
• چاه های متان بستر زغال سنگ (CBM): کاربردهای کم فشار (کلاس 5000 psi) با قرقره سه راهی برای تزریق نیتروژن یا CO2
• چاه های زمین گرمایی: الفdapted cross spool configurations for high-temperature stimulation operations