Każdy system głowicy odwiertu powierzchniowego opiera się na szpuli obudowy, która wykonuje jednocześnie trzy zadania: podtrzymuje ciężar ciągu obudowy, uszczelnia przestrzeń pierścieniową pomiędzy kolejnymi ciągami obudowy oraz zapewnia platformę konstrukcyjną dla zabezpieczeń przed wydmuchem podczas wiercenia. Głowica osłonowa stanowi pierwszy punkt zawieszenia na powierzchni; każda szpula osłony ułożona nad nią podtrzymuje następny sznurek i dodaje interfejs uszczelniający dla jego pierścienia. Szpula, która nie wytrzymuje ciśnienia ani obciążenia wieszaka, sprawia, że sama głowica odwiertu staje się najsłabszym punktem koperty produkcyjnej. W miarę jak operatorzy standaryzują komponenty o wartości znamionowej 10 000- i 15 000- psi do zastosowań wysokociśnieniowych i wysokotemperaturowych, projektowanie szpul obudowy stało się głównym przedmiotem zainteresowania inżynierii głowic odwiertów.
Konfiguracja szpuli osłony i geometria otworu
Korpus szpuli to kuty pierścień z prostym otworem, w którym mieści się wieszak łuski, oraz występ podporowy nachylony pod kątem 45 stopni, który przenosi ciężar sznurka na korpus głowicy odwiertu. Kątowe ramię pozwala uniknąć ostrych napięć narożnych typowych dla profili kwadratowych i chroni obszary uszczelnień przed uszkodzeniem podczas pracy narzędzi przez głowicę odwiertu. Średnice otworów wynoszą od 7-1/16 cali do 21-1/4 cali, z połączeniami kołnierzowymi w rozmiarach 11 cali, 13-5/8 cali i 16-3/4 cali, aby dopasować je do powyższego stosu wierceń. W typowej sekwencji wiercenia szpule układają się w stosy stopniowo w miarę zmniejszania się programu osłony z 20-calowych rur powierzchniowych do 13-3/8-calowych i 9-5/8-calowych sznurów pośrednich.
Konfiguracje z pojedynczym-kołkami i podwójnymi-kołkami obsługują głowice odwiertów z pojedynczym- i podwójnym-pierścieniem.
Wyloty z-rur liniowych, z kolcami i z wydłużonymi-kołnierzami zapewniają dostęp pierścieniowy w celu monitorowania i cyrkulacji.
Wybór materiału i wartości ciśnienia
Szpule osłonowe są zwykle wykonane maszynowo z nisko-stali stopowej AISI 4130 w formie integralnie kutej, co zapewnia-wytrzymałość na całej grubości bez szwów spawalniczych na granicy ciśnienia. API Spec 6A definiuje klasy ciśnienia od 2000 psi do 15 000 psi ciśnienia roboczego, ze standardowymi klasami 2000, 3000, 5000, 10 000 i 15 000 psi, a ten sam komponent podlega również normie ISO 10423. Klasy materiałów od AA do FF obejmują usługi słodkie, lekko korozyjne i kwaśne, podczas gdy klasy temperaturowe od L do U zakres temperatur od minus 60 stopni Fahrenheita do 250 stopni Fahrenheita, z dodatkowymi klasami dla zastosowań w podwyższonych-temperaturach. Poziomy specyfikacji od PSL 1 do PSL 3G określają zakres weryfikacji projektu i kontroli jakości stosowanej podczas produkcji.
Uszczelnienie szpuli obudowy i interfejs wieszaka
Integralność ciśnienia na powierzchni czołowej suwaka opiera się na metalowych uszczelkach pierścieniowych typu - R-dla niższych klas ciśnień i typu BX-do pracy pod wysokim-ciśnieniem - ściśniętych pomiędzy kołnierzami suwaka. Rowki uszczelek pierścieniowych są obrabiane z zachowaniem wąskich tolerancji i sprawdzane za pomocą sprawdzianów stożkowych, ponieważ uszkodzony rowek może uszkodzić nawet prawidłowo wybraną uszczelkę. Wieszak obudowy osadza się na ramieniu wraz z pakietem elastomerowym-odłączonym pod napięciem pod wpływem ciężaru samego sznurka obudowy, a śruby zabezpieczające zabezpieczają wieszak po wylądowaniu. Pod gniazdem wieszaka można obrobić profil zaworu zwrotnego-ciśnieniowego, co pozwala na zabezpieczenie studni przed usunięciem pakietu zabezpieczającego przed wydmuchem podczas ukończenia. Boczne wyloty są gwintowane VR, co umożliwia podłączenie zasuw w celu pierścieniowego monitorowania podczas wiercenia i produkcji.
Zastosowanie w HPHT i Sour Service
W przypadku odwiertów produkujących siarkowodór materiały szpul i uszczelnienia są określone zgodnie z wymaganiami NACE MR0175/ISO 15156, przy czym w przypadku strumieni zawierających H2S- stosuje się materiały klasy EE i FF. Uzupełnienia szczelinowania nakładają dodatkowe wymagania na szpule obudowy, ponieważ ciśnienia obróbki mogą zbliżać się do znamionowego ciśnienia roboczego głowicy odwiertu. Ciśnienia lecznicze w nowoczesnych kampaniach szczelinowania rutynowo zbliżają się do 10 000 psi lub więcej, dlatego szpula i jej wyloty muszą być projektowane od początku z uwzględnieniem harmonogramu szczelinowania.
Konfiguracje z podwójnym-uzupełnianiem wymagają szpul z wieloma orientacjami wylotu, aby uzyskać dostęp do obu pierścieni.
Rozszerzone-wyloty z kołnierzem zapewniają sztywność strukturalną niezbędną-w przypadku drzew szczelinujących o dużych średnicach.
Od występu wieszaka ustawionego pod kątem 45-do metalowej--uszczelki kołnierza, każdy wybór projektu szpuli obudowy służy jednemu celowi – utrzymaniu nienaruszonej granicy ciśnienia w odwiercie przed wierceniem aż do porzucenia. W obliczu coraz cięższych programów obudów i rosnącego ciśnienia w obróbce margines inżynieryjny wbudowany w te komponenty nigdy nie miał większego znaczenia. Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z China Vigor pod adresem info@vigorpetroleum.com lub zadzwoń pod numer +0086 29 81161513.
