Tuyau d'écran de commande de sable pour puits de pétrole et de gaz
Le tuyau d'écran de commande de sable est un dispositif de filtration essentiel déployé dans des puits de pétrole et de gaz, ainsi que les puits d'eau, pour séparer les liquides du sable et d'autres particules. Son objectif principal est la prévention du sable, un facteur critique pour maintenir une bien intégrité et une productivité. Étant donné les diverses conditions géologiques et les propriétés de la couche de sable rencontrées pendant l'extraction de l'huile, Les tuyaux d'écran sont disponibles en différents types -, perforé, fil gainé, style pont, et composite - chacun adapté à des notes en acier spécifiques et aux exigences opérationnelles.
Aperçu du produit
Fabriqué pour se conformer à la norme ** API SPEC 5CT **, Le tuyau d'écran de commande de sable est conçu en utilisant le corps de base du boîtier d'huile, Assurer une forte résistance et une durabilité. La conception intègre des techniques précises de fente ou de forage pour créer des ouvertures qui permettent l'écoulement du fluide tout en bloquant les particules de sable. Ce produit est largement utilisé en vertical, dévié, et puits horizontaux, Offrir des performances supérieures dans des environnements souterrains difficiles.
Paramètres techniques
Le tuyau d'écran de commande de sable est disponible dans diverses configurations pour s'adapter à différentes conditions de puits. Vous trouverez ci-dessous un tableau détaillé résumant ses paramètres techniques clés:
| Paramètre | Description |
|---|---|
| Diamètre extérieur (OD) | Φ114.3 mm à φ219.08 mm (4.5 pouces à 8.625 pouces) |
| Épaisseur de paroi (WT) | 5.21 mm à 22.2 mm (0.205 pouces à 0.875 pouces) |
| Longueur | Jusqu'à 12 mètres (personnalisable) |
| Largeur de fente (Écran à fente) | 0.10 mm à 4 mm (± 0,03 mm tolérance) |
| Arrangement de créneaux | Parallèle, échelonnées, ou en spirale |
| Nombre de créneaux | Personnalisable (arbitraire) |
| Diamètre du trou (Écran perforé) | 12 mm à 12.7 mm (± 0,1 mM de tolérance) |
| Disposition des trous | Parallèle ou décalé |
| Matériaux | Acier de carbone (Par exemple, J55, N80), En acier inoxydable (Par exemple, 304, 316L) |
| Traitement de surface | Revêtement anti-corrosion, Galvanisation (facultatif) |
| Aire ouverte | Jusqu'à 30% (en fonction de la taille et du motif de l'emplacement / du trou) |
| Pression de fonctionnement | Jusqu'à 70 MPA (Matériau et épaisseur dépendants) |
| Plage de température | -20° C à 350 ° C (matériau dépendant) |
Matériaux: Acier au carbone vs. En acier inoxydable
Acier de carbone
Acier au carbone, comme les notes API J55 et N80, est un choix de matériau commun pour les tuyaux d'écran de contrôle du sable en raison de sa résistance et de sa rentabilité. Il se compose principalement de fer et de carbone, avec de petites quantités de manganèse et d'autres éléments pour améliorer ses propriétés mécaniques:
- Résistance à la traction: J55 (~ 517 MPA), N80 (~ 689 MPA), Convient aux environnements à haute pression.
- Coût: Économique, Idéal pour les déploiements à grande échelle.
- Traitement de surface: Généralement enduit ou galvanisé pour atténuer la corrosion.
- Limites: Sujet à la rouille dans des environnements corrosifs sans couches protectrices.
Les écrans en acier en carbone sont largement utilisés dans les puits de pétrole et de gaz avec des risques de corrosion modérés. Traitements anti-corrosion, comme les revêtements époxy ou la galvanisation, former une barrière protectrice, Extension de la durée de vie dans des conditions souterraines.
En acier inoxydable
En acier inoxydable, comme les notes 304 et 316L, offre une résistance accrue à la corrosion et à l'usure, Le rendre idéal pour les environnements durs. Sa composition comprend le chrome (18-20%) et nickel (8-12%), avec 316L avec du molybdène pour une durabilité supplémentaire:
- Résistance à la corrosion: Le chrome forme une couche d'oxyde passive, Empêcher la rouille.
- Durabilité: Haute résistance aux piqûres et à l'abrasion, Surtout en 316L.
- Coût: Coût initial plus élevé, équilibré par la longévité et une maintenance réduite.
- Tolérance à la température: Adapté aux puits à haute température (jusqu'à 350 ° C).
Les écrans en acier inoxydable excellent dans des puits à haute salinité, gaz aigre (H₂s), ou contenu co₂. La note 316L, avec un prén (Nombre équivalent de résistance aux piqûres) de 25-30, est particulièrement efficace dans les formations riches en chlorure, Assurer la fiabilité à long terme.
Avantages du tuyau d'écran de commande de sable
Le tuyau d'écran de commande de sable offre de nombreux avantages, ce qui en fait une solution préférée dans les opérations de pétrole et de gaz:
- Résistance élevée à la résistance et à la déformation: Fabriqué à partir de boîtier d'huile, Il résiste aux pressions souterraines extrêmes sans déformation.
- Ingénierie de précision: Lisse, Les bords sans bavure et les emplacements / trous uniformes garantissent des performances cohérentes.
- Grande surface: La zone ouverte dépasse celle du boîtier standard, Promouvoir un flux de fluide efficace.
- Polyvalence: Adapté aux puits déviés et horizontaux, avec des performances améliorées dans des trajectoires complexes.
- Résistance à la corrosion et à l'usure: Les revêtements anti-corrosion créent une couche de protection dense, Extension de la durée de vie.
- Efficacité de contrôle du sable: Efficace pour les grains de sable >0.3 mm, Réduire l'usure des équipements et les blocages.
- Facilité d'installation: Grand diamètre intérieur et conception simple faciliter la configuration de la chaîne de tuyaux.
Analyse scientifique
La conception et les performances du tuyau de l'écran de contrôle du sable peuvent être évaluées par la dynamique des fluides, science du matériel, et mécanique structurelle. Cette analyse fournit une compréhension plus approfondie de son efficacité opérationnelle.
Dynamique des fluides et efficacité du débit
La conception de l'emplacement ou du trou de l'écran optimise le débit de fluide tout en conservant le sable. Le débit à travers l'écran peut être modélisé en utilisant la loi de Darcy pour les médias poreux:
Q = -Ka (ΔP / μl)
Où:
-
- Q = Débit
- k = Perméabilité de l'écran
- A = Zone transversale
- ΔP = Différence de pression
- m = Viscosité fluide
- L = Épaisseur de l'écran
La grande zone ouverte (jusqu'à 30%) augmentation k, réduire la résistance et permettre Q. Par rapport au boîtier standard, La capacité de flux de l'écran est 2-3 fois plus grand, Minimiser les chutes de pression. Dynamique du liquide informatique (CFD) Des études montrent que les schémas de machines à sous décalés réduisent les turbulences 15-20%, Amélioration de la stabilité de l'écoulement dans des conditions à grande vitesse.
Pour les écrans perforés, La taille du trou plus grande (12-12.7 mm) accueille des débits plus élevés mais est moins efficace pour le contrôle du sable fin, Faire des écrans à fentes (0.10-4 mm) préférable dans les formations plus fines.
Science du matériel: Acier au carbone vs. En acier inoxydable
Les grades en acier au carbone comme N80 offrent une limite d'élasticité de ~ 552 MPa, suffisant pour la plupart des profondeurs. Cependant, Dans les environnements humides de Co₂ ou H₂s, Les taux de corrosion peuvent atteindre 0.2 mm / an sans revêtements. Les revêtements époxy ou phénoliques réduisent cela à <0.05 mm / an, ajout 5-10 ans à la vie de service dans des conditions de pH neutre.
Acier inoxydable 316L, avec une limite d'élasticité de ~ 290 MPa mais une résistance à la corrosion supérieure, maintient l'intégrité dans les puits aigres. Sa couche d'oxyde passive (1-3 nm épais) réformes rapidement, réduisant la corrosion à <0.01 mm / an même dans 3% Solutions NaCl à 100 ° C. Cela le rend idéal pour les réservoirs offshore ou à haute température.
Mécanique structurelle: Force et stabilité
La construction basée sur le boîtier de l'écran améliore sa résistance à l'effondrement. Analyse par éléments finis (Fea) indique des pressions d'effondrement de 30-70 MPA pour N80 en acier au carbone (en fonction de l'épaisseur du mur), tandis que l'acier inoxydable 316L résiste 25-50 MPA. La distribution uniforme de l'emplacement / des trous minimise les concentrations de contraintes, avec un facteur de sécurité de 1.5-2 Sous charges typiques.
Dans des puits déviés, L'écran résiste aux stress de flexion à 300 kn / m, aidé par sa haute verticalité et ses bords lisses, qui empêchent l'initiation des fissures pendant l'installation ou le fonctionnement.
Analyse de la rétention du sable et de l'usure
L'écran conserve les grains de sable >0.3 mm avec >90% efficacité, comme testé dans des formations avec D50 (Taille médiane des grains) de 0.5-1 mm. Le lisse, Les machines à sous sans bavures réduisent l'abrasion par 25% par rapport aux écrans de coupe brutaux, Extension de la durée de vie. Dans des environnements de sable élevé, L'acier inoxydable surpasse l'acier au carbone en raison de sa dureté (200-250 HV VS. 150-180 HV), réduire les taux d'usure de 30-40%.
Cycle de vie et analyse coûts-avantages
Dans un puits d'huile typique (pH 5-7, 50-150° C), Les écrans en acier en carbone durent 5-10 années avec des revêtements, tandis que l'acier inoxydable dépasse 15-20 années. Le coût initial plus élevé de l'acier inoxydable (2-3 Times en acier au carbone) est compensé par une fréquence de remplacement réduite, donnant un 20-30% Coût du cycle de vie inférieur dans les conditions corrosives.
Conclusion
Le tuyau d'écran de commande de sable est robuste, Solution polyvalente pour les puits de pétrole et de gaz, Réunion des normes API SPE 5CT avec des machines à sous ou des trous de précision. Disponible en acier au carbone et en acier inoxydable, il offre un équilibre de force, résistance à la corrosion, et rentable. Ses avantages - une grande capacité d'écoulement, rétention de sable, et la facilité d'utilisation - sont fondées sur les principes scientifiques, le rendre indispensable pour les opérations de forage modernes.
