أنبوب شاشة التحكم في الرمال لآبار النفط والغاز

نظرة عامة على المنتج

تم تصنيعها للامتثال لمعايير ** API SPEC 5CT **, تم تصميم أنبوب شاشة التحكم في الرمال باستخدام الجسم الأساسي من غلاف الزيت, ضمان قوة عالية ومتانة. يشتمل التصميم على تقنيات دقيقة أو حفر لإنشاء فتحات تسمح بتدفق السوائل أثناء منع جزيئات الرمال. هذا المنتج يستخدم على نطاق واسع في العمودي, انحرف, والآبار الأفقية, تقديم أداء فائق في بيئات تحت السطحية الصعبة.

المعايير الفنية

يتوفر أنبوب شاشة التحكم في الرمال في تكوينات مختلفة لتناسب ظروف البئر المختلفة. فيما يلي جدول مفصل يلخص معلماته الفنية الرئيسية:

المواد: الكربون الصلب مقابل. الفولاذ المقاوم للصدأ

الكربون الصلب

الكربون الصلب, مثل صفات API J55 و N80, هو اختيار المواد الشائعة لأنابيب شاشة التحكم في الرمال بسبب قوتها وفعاليتها من حيث التكلفة. يتكون في المقام الأول من الحديد والكربون, مع كميات صغيرة من المنغنيز والعناصر الأخرى لتعزيز خصائصها الميكانيكية:

• قوة الشد: J55 (~ 517 ميجا باسكال), N80 (~ 689 ميجا باسا), مناسبة لبيئات الضغط العالي.
• يكلف: اقتصادية, مثالي للنشر على نطاق واسع.
• المعالجة السطحية: عادة ما تكون مغلفة أو مجلفنة لتخفيف التآكل.
• القيود: عرضة للصدأ في البيئات المسببة للتآكل بدون طبقات واقية.

تستخدم شاشات الصلب الكربوني على نطاق واسع في آبار النفط والغاز مع مخاطر التآكل المعتدلة. علاجات مكافحة التآكل, مثل الطلاء الايبوكسي أو الجلفنة, تشكل حاجز وقائي, تمديد عمر الخدمة في الظروف تحت السطحية.

الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ, مثل الدرجات 304 ول 316, يوفر مقاومة معززة للتآكل والارتداء, مما يجعلها مثالية للبيئات القاسية. تشمل تكوينه الكروم (18-20%) والنيكل (8-12%), مع 316L يضم الموليبدينوم لمزيد من المتانة:

• المقاومة للتآكل: يشكل الكروم طبقة أكسيد سلبي, منع الصدأ.
• متانة: مقاومة عالية للتأثير والتآكل, خاصة في 316L.
• يكلف: ارتفاع تكلفة مقدمة, متوازنة مع طول العمر وخفض الصيانة.
• تحمل درجة الحرارة: مناسبة للآبار ذات درجة الحرارة العالية (ما يصل إلى 350 درجة مئوية).

تتفوق شاشات الفولاذ المقاوم للصدأ في الآبار مع ملوحة عالية, الغاز الحامض (h₂s), أو محتوى CO₂. درجة 316L, مع برين (رقم ما يعادل مقاومة الحفر) من 25-30, فعال بشكل خاص في التكوينات الغنية بالكلوريد, ضمان الموثوقية على المدى الطويل.

مزايا أنبوب شاشة التحكم في الرمال

يوفر أنبوب شاشة التحكم في الرمال العديد من الفوائد, مما يجعله حلاً مفضلاً في عمليات النفط والغاز:

1. مقاومة عالية القوة والتشوه: مصنعة من غلاف النفط, يقاوم ضغوط تحت السطح الشديد دون تشوه.
2. الهندسة الدقيقة: سلس, تضمن الحواف الخالية من الأشرار والفتحات/الثقوب الموحدة أداءً ثابتًا.
3. منطقة تدفق كبيرة: المنطقة المفتوحة تتجاوز مساحة الغلاف القياسي, تعزيز تدفق السوائل الفعال.
4. براعه: مناسبة للآبار المنحرفة والأفقية, مع تحسين الأداء في المسارات المعقدة.
5. التآكل وارتداء المقاومة: الطلاء المضاد للتآكل يخلق طبقة وقائية كثيفة, تمديد العمر.
6. كفاءة التحكم في الرمال: فعالة للحبوب الرملية >0.3 مم, تقليل تآكل المعدات والانسداد.
7. سهولة التثبيت: قطر داخلي كبير وتصميم بسيط يسهل تكوين سلسلة الأنابيب.

التحليل العلمي

يمكن تقييم تصميم أنبوب شاشة التحكم في الرمال وأداءه من خلال ديناميات السوائل, علم المواد, والميكانيكا الهيكلية. يوفر هذا التحليل فهمًا أعمق لفعاليته التشغيلية.

ديناميات السوائل وكفاءة التدفق

تعمل فتحة الشاشة أو تصميم الفتحة على تحسين تدفق السوائل مع الاحتفاظ بالرمال. يمكن تصميم معدل التدفق عبر الشاشة باستخدام قانون دارسي للوسائط التي يسهل اختراقها:

س = -KA (ΔP / ميكرولتر)

أين:

• • Q = معدل التدفق

• ك = نفاذية الشاشة
• أ = منطقة مستعرضة
• ΔP = اختلاف الضغط
• م = لزوجة السوائل
• L = سمك الشاشة

المنطقة المفتوحة الكبيرة (تصل إلى 30%) يزيد ك, تقليل المقاومة والسماح الأعلى Q. بالمقارنة مع الغلاف القياسي, سعة تدفق الشاشة هي 2-3 مرات أكبر, تقليل انخفاضات الضغط. ديناميات السوائل الحسابية (CFD) تشير الدراسات إلى أن أنماط الفتحات المتداخلة تقلل من الاضطراب 15-20%, تعزيز استقرار التدفق في ظروف عالية السرعة.

للشاشات المثقبة, حجم الفتحة الأكبر (12-12.7 مم) يستوعب ارتفاع معدلات التدفق ولكنه أقل فعالية للتحكم في الرمال الدقيقة, صنع شاشات محددة (0.10-4 مم) من الأفضل في التكوينات الدقيقة.

علم المواد: الكربون الصلب مقابل. الفولاذ المقاوم للصدأ

تقدم درجات الصلب الكربوني مثل N80 قوة إنتاجية تبلغ حوالي 552 ميجا باسكال, يكفي لمعظم أعماق البئر. ومع ذلك, في بيئات CO₂ أو H₂S الرطبة, يمكن أن تصل معدلات التآكل 0.2 مم/سنة بدون الطلاء. الطلاء الايبوكسي أو الفينول يقلل من هذا إلى <0.05 مم/سنة, مضيفا 5-10 سنوات لخدمة الحياة في ظروف درجة الحموضة المحايدة.

الفولاذ المقاوم للصدأ 316L, مع قوة العائد ~ 290 ميجا باسكال ولكن مقاومة تآكل متفوقة, يحافظ على النزاهة في الآبار الحامضة. طبقة أكسيد السلبي (1-3 سميكة نانومتر) الإصلاحات بسرعة, تقليل التآكل إلى <0.01 مم/سنة حتى في 3% حلول كلوريد الصوديوم عند 100 درجة مئوية. هذا يجعلها مثالية للخزانات الخارجية أو عالية الحرارة.

الميكانيكا الهيكلية: القوة والاستقرار

يعزز البناء القائم على الغلاف على الشاشة مقاومة انهيار. تحليل العناصر المحدودة (FEA) يشير إلى ضغوط الانهيار 30-70 MPA لـ N80 Carbon Steel (اعتمادا على سمك الجدار), بينما يقابل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L 25-50 MPA. توزيع الفتحة/الفتحة الموحدة يقلل من تركيزات الإجهاد, مع عامل أمان 1.5-2 تحت الأحمال النموذجية.

في الآبار المنحرفة, تقاوم الشاشة ضغوطًا على الانحناء 300 kn/m, بمساعدة من العمودية العالية والحواف السلسة, التي تمنع بدء الصدع أثناء التثبيت أو التشغيل.

تحليل الرمال وتحليل التآكل

تحتفظ الشاشة بالحبوب الرملية >0.3 مم مع >90% كفاءة, كما تم اختباره في التكوينات مع D50 (متوسط ​​حجم الحبوب) من 0.5-1 مم. السلس, فتحات خالية من الأشرطة تقلل من التآكل 25% مقارنة بالشاشات الخشنة, تمديد العمر. في بيئات الرمال العالية, الفولاذ المقاوم للصدأ يتفوق على الصلب الكربوني بسبب صلابة (200-250 HV مقابل. 150-180 HV), تقليل معدلات التآكل 30-40%.

دورة الحياة وتحليل التكلفة والعائد

في بئر الزيت النموذجي (PH 5-7, 50-150° C), شاشات الصلب الكربونية تدوم 5-10 سنوات مع الطلاء, بينما الفولاذ المقاوم للصدأ يتجاوز 15-20 السنوات. التكلفة الأولية الأعلى للفولاذ المقاوم للصدأ (2-3 مرات الكربون الصلب) يقابله انخفاض تردد الاستبدال, العائد أ 20-30% انخفاض تكلفة دورة الحياة في ظروف التآكل.

خاتمة

أنبوب شاشة التحكم في الرمال قوي, محلول متعدد الاستخدامات لآبار النفط والغاز, تلبية معايير مواصفات API 5CT مع فتحات أو ثقوب ذاتية الدقة. متوفر في الصلب الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ, إنه يوفر توازنًا في القوة, المقاومة للتآكل, وفعالية التكلفة. مزاياها - قدرة التدفق العالية, الاحتفاظ بالرمال, وسهولة الاستخدام - ترتكز على المبادئ العلمية, مما يجعلها لا غنى عنها لعمليات الحفر الحديثة.