Studium przypadku: Pole naftowe na Bliskim Wschodzie skraca przestoje głowicy odwiertu o 60% dzięki modernizacji choinki zgodnej z API 6A

Tło klienta

Niezależny operator średniej wielkości z Sułtanatu Omanu zarządza dojrzałym lądowym polem naftowym w Basenie Solnym Ghaba. Na polu wydobywa się ropę o temperaturze 28–32° API z formacji piaskowca Barik na głębokościach od 2400 do 3100 metrów. Ciśnienie w zbiorniku waha się od 1800 do 2600 PSI, przy mierzonych stężeniach H2S wynoszących 1,2–2,8% objętościowo i średniej zawartości CO2 na poziomie 3,5%. Temperatura statyczna w dnie otworu osiąga 98°C w warunkach płynięcia.

Operator prowadzi 47 czynnych odwiertów wydobywczych, z czego 31 ma charakter naturalny, a 16 wymaga wspomagania podnośnikiem gazowym. Dzienna produkcja brutto wynosi średnio 18 500 baryłek płynu przy średnim obniżeniu zużycia wody o 64%. Złoże jest eksploatowane od 2004 r., a projektowany okres użytkowania oryginalnego wyposażenia głowicy odwiertu dobiegał końca.

Początkowe problemy

Na początku 2024 r. operator odnotował nasilające się awarie głowic odwiertów na całym obszarze złoża:

• Nieszczelność gniazda zaworu odcinającego:W 12 odwiertach wystąpił wewnętrzny wyciek w pobliżu gniazd zaworów zasuwowych, co wymagało częstego wstrzykiwania szczeliwa do zaworów jako rozwiązanie tymczasowe. W dwóch studzienkach doszło do całkowitego wypłukania korpusu zaworu.
• Korozja rowka pierścienia kołnierzowego:W rowkach pierścienia kołnierza RTJ w 5 odwiertach głębokość wżerów przekraczała 1,5 mm, co zagrażało integralności ciśnienia podczas interwencji w odwiercie.
• Degradacja uszczelki szyjki wieszaka rurki:Uszczelki elastomerowe w 8 wieszakach rurek stwardniały i utraciły elastyczność, powodując mierzalną migrację gazu do dodatkowego obszaru uszczelnienia na wylotach głowicy obudowy.
• Wpływ operacyjny:Nieplanowane przestoje na całym polu sięgały 380 godzin na kwartał. Koszty interwencji studni wynosiły średnio 42 000 dolarów na wydarzenie. Operator wydawał około 680 000 dolarów rocznie na awaryjne naprawy głowicy odwiertu, kampanie wtryskiwania uszczelniaczy i części zamienne od wielu dostawców.
• Fragmentacja zamówień:Pozyskiwanie części zamiennych od 5 różnych dostawców spowodowało złożoność zapasów i niespójną identyfikowalność materiałów w całym obszarze.

Dlaczego Klient wybrał to rozwiązanie

Operator ocenił propozycje trzech producentów posiadających licencję API 6A. Grupa Puyang Zhongshi została wybrana w oparciu o następujące kryteria techniczne i handlowe:

Zakupione produkty

Rozwiązanie techniczne

Proces wyboru materiału:Zespół inżynierów ds. korozji operatora dostarczył dane z analizy uzyskanego płynu. Zhongshi zaleca materiał klasy DD zgodnie z API 6A — stal niskostopową o minimalnej granicy plastyczności 75K i kontrolowanej twardości (maksymalnie HRC 22) zgodnie z NACE MR0175 do zastosowań H2S. Wszystkie odkuwki odporne na ciśnienie przeszły przed obróbką 100% badania ultradźwiękowe (UT) zgodnie z ASTM A388 i kontrolę cząstek magnetycznych (MPI) zgodnie z ASTM E709.

Aktualizacja projektu zaworu:Kluczowym odstępstwem od poprzedniego wyposażenia była specyfikacja zasuw z metalowym gniazdem i napawaniem Stellite 6 zarówno na powierzchniach uszczelniających zasuwy, jak i gniazda. Poprzedni dostawca stosował gniazda z wkładkami elastomerowymi, które ulegały degradacji w ciągu 18–24 miesięcy pod wpływem H2S i cykli termicznych. Konstrukcja gniazda metalowego całkowicie wyeliminowała ten tryb awarii.

Ochrona przed korozją:Wszystkie odsłonięte powierzchnie ze stali węglowej pokryto trójwarstwowym systemem malarskim klasy offshore: podkładem epoksydowym bogatym w cynk, międzywarstwą epoksydową grubopowłokową i powłoką nawierzchniową z poliuretanu. Wewnętrzne powierzchnie zwilżane pozostawiono niepowlekane, aby uniknąć ryzyka rozwarstwienia powłoki w środowisku kwaśnym.

Kontrola jakości:Każdy zestaw choinkowy przeszedł test hydrostatyczny przy znamionowym ciśnieniu roboczym 1,5x (7500 PSI) z 15-minutowym okresem przetrzymywania, a następnie test gazowy przy znamionowym ciśnieniu roboczym z azotem pod ciśnieniem 5000 PSI. Certyfikaty testów i raporty UT/MPI zostały zebrane w książce danych dostarczanej z każdym zespołem.

Pakowanie i eksport:Każdy zespół został zamontowany na płozach na stalowych ramach z przykręconymi punktami mocowania, owinięty folią VCI (Volatile Corrosion Inhibitor) i zamknięty w skrzyniach ze sklejki ze środkiem osuszającym. Wszystkie powierzchnie kołnierzy otrzymały osłony ochronne z przykręcanymi elementami ustalającymi. Przesyłka wypłynęła z Szanghaju kontenerowcem z 24-dniowym tranzytem do portu Sohar w Omanie.

Wyniki projektu

Nadinspektor produkcji operatora poinformował: „Od chwili uruchomienia choinki Zhongshi działają bez ani jednego problemu z wyciekiem zaworu lub uszczelką. Nasz zespół interwencyjny może teraz skupić się na optymalizacji sztucznego dźwigu zamiast na awaryjnych naprawach głowicy odwiertu”.

Dlaczego ten projekt jest ważny

Wgląd w zamówienia:Projekt ten pokazuje, że specyfikacja materiału – a nie tylko ciśnienie znamionowe – jest kluczowym czynnikiem różnicującym przy wyborze wyposażenia głowicy odwiertu do pracy w kwaśnych warunkach. Poprzedni dostawca operatora spełniał wymagania mechaniczne API 6A, ale używał materiałów nieodpowiednich dla środowiska korozyjnego, co skutkowało chronicznymi awariami.

Wskazówki dotyczące wyboru dla operatorów:

• Przed złożeniem zamówienia zawsze żądaj pełnego certyfikatu klasy materiału zgodnie z API 6A, załącznik F
• Nalegaj, aby raporty UT i MPI dotyczyły wszystkich odkuwek przenoszących ciśnienie – a nie tylko certyfikatów zgodności
• Rozważ umowy dotyczące składowania konsygnacyjnego, aby zmniejszyć koszty utrzymywania zapasów i zapewnić dostępność części zamiennych
• Oceń całkowity koszt posiadania, w tym koszty interwencji, a nie tylko cenę jednostkową na etapie zamówienia zakupu

Dla inżynierów zajmujących się sztucznymi podnośnikami:Integralność głowicy odwiertu bezpośrednio wpływa na wydajność systemu sztucznego podnoszenia. Migracja gazu przez uszczelki wieszaków rurek może sztucznie obniżyć odczyty ciśnienia w obudowie, prowadząc do niedokładnych obliczeń wartości zadanej zaworu wzniosowego gazu. Stabilne warunki na głowicy odwiertu są warunkiem wstępnym niezawodnej optymalizacji sztucznego dźwigu.

Często zadawane pytania

P: Jak określić właściwą klasę materiału API 6A dla usługi kwaśnej?
Odp.: Wybór klasy materiału zależy od ciśnienia cząstkowego H2S, stężenia chlorków, pH i temperatury. W przypadku stężeń H2S powyżej ciśnienia cząstkowego 0,05 psi obowiązuje norma NACE MR0175. Materiały klasy DD i EE są powszechnie stosowane w przypadku pól kwaśnych na Bliskim Wschodzie. Zawsze dostarczaj swojemu inżynierowi ds. korozji kompletne dane z analizy wyprodukowanego płynu.

P: Jaki jest typowy czas realizacji zestawów choinkowych API 6A?
Odp.: Standardowy czas realizacji wynosi 8-12 tygodni od otrzymania zatwierdzonego zamówienia. Niestandardowe gatunki materiałów lub niestandardowe rozmiary otworów mogą wydłużyć czas o 2–4 tygodnie. Przyspieszona dostawa może skrócić czas realizacji do 6 tygodni w przypadku konfiguracji standardowych.

P: Czy istniejące głowice rurowe można ponownie wykorzystać podczas modernizacji choinek?
Odp.: Zależy to od stanu powierzchni czołowej kołnierza głowicy rury, rowka pierścieniowego i gwintów śruby zabezpieczającej. Zalecamy kontrolę wymiarową i badania NDT istniejącej głowicy rurki przed ponownym użyciem. Jeśli wżery w rowkach pierścieniowych przekraczają 0,8 mm lub zaangażowanie gwintu jest mniejsze niż 75%, zaleca się wymianę.

P: Jakie testy przeprowadza się przed wysyłką?
Odp.: Każdy zespół przechodzi test hydrostatyczny korpusu przy 1,5-krotności znamionowego ciśnienia roboczego, test gazu przy znamionowym ciśnieniu roboczym i test działania wszystkich zasuw (cykle otwierania/zamykania). Raporty z testów, certyfikaty materiałowe i zapisy NDT są gromadzone w dostarczalnym zestawie danych.

P: Jak wypadają zasuwy z gniazdem metalowym w porównaniu z zaworami z gniazdem elastomerowym do obsługi gazów kwaśnych?
Odp.: Zawory z metalowym gniazdem i napawaniem Stellite zapewniają doskonałą odporność na kruchość H2S i degradację termiczną w porównaniu z uszczelkami elastomerowymi. Chociaż gniazda metalowe wymagają wyższego momentu obrotowego i mogą nie zapewniać szczelnego odcięcia przy zerowej pęcherzyków powietrza, ich żywotność w kwaśnym środowisku jest zazwyczaj 3-5 razy dłuższa niż w przypadku alternatywnych elastomerów.

P: Jakie wsparcie posprzedażowe jest dostępne dla odległych lokalizacji?
Odp.: Zdalna pomoc techniczna jest dostępna w ciągu 24 godzin za pośrednictwem rozmowy wideo. Wsparcie techniczne na miejscu można zorganizować z wyprzedzeniem 7–10 dni. Programy dostaw części zamiennych są dostępne dla operatorów posiadających flotę liczącą ponad 10 odwiertów.

P: Czy obsługiwana jest wymienność OEM w istniejących konfiguracjach głowicy odwiertu?
O: Tak. Zamienniki mogą być produkowane tak, aby pasowały do ​​istniejących wymiarów kołnierzy OEM, wzorów śrub i profili rowków pierścieniowych. Aby uzyskać dokładną inżynierię zamienności, wymagane są szczegółowe dane wymiarowe z istniejącego sprzętu.