Труба экрана управления песком для нефтяных и газовых скважин

Труба экрана управления песком является важным устройством фильтрации, развернутое в нефтегазовых скважинах, а также водные колодцы, отделить жидкости от песка и других частиц. Его основная цель - профилактика песка, критический фактор в поддержании целостности и производительности скважины. Учитывая разнообразные геологические условия и свойства песчаного слоя, встречающиеся во время извлечения нефти, Трубы экрана доступны в различных типах - склонены, перфорирован, проволочной обмоткой, мостовой стиль, и композит - приспособленные к конкретным стальным оценкам и рабочим требованиям.

Обзор продукта

Изготовлен в соответствии с стандартом ** API Spec 5CT **, Труба экрана управления песком спроектирована с использованием основного корпуса масла, обеспечение высокой прочности и долговечности. Конструкция включает в себя точные методы прорезинга или бурения для создания отверстий, которые позволяют поток жидкости при блокировании частиц песка. Этот продукт широко используется в вертикальной, отклонен, и горизонтальные скважины, предлагая превосходную производительность в сложных подземных средах.

Технические характеристики

Труба экрана управления песком доступна в различных конфигурациях в соответствии с различными условиями скважины. Ниже приведена подробная таблица, суммирующая его ключевые технические параметры:

Параметр	Описание
Наружный диаметр (OD)	Φ114,3 мм до φ219,08 мм (4.5 дюймы до 8.625 дюймов)
Толщина стены (WT)	5.21 мм до 22.2 мм (0.205 дюймы до 0.875 дюймов)
Длина	До 12 метров (настраиваемый)
Ширина прорези (Выселенный экран)	0.10 мм до 4 мм (± 0,03 мм толерантность)
Промышленное расположение	Параллель, в шахматном порядке, или спираль
Количество слотов	Настраиваемый (произвольный)
Диаметр отверстия (Перфорированный экран)	12 мм до 12.7 мм (± 0,1 мм толерантность)
Расположение отверстий	Параллельно или ошеломлен
Материалы	Углеродистая сталь (НАПРИМЕР., J55, N80), Нержавеющая сталь (НАПРИМЕР., 304, 316L)
Обработка поверхности	Антикоррозионное покрытие, Гальванизация (необязательный)
Открытая площадь	До 30% (в зависимости от размера слота/отверстия и рисунка)
Эксплуатационное давление	До 70 МПА (зависит от материала и толщины)
Температурная диапазон	-20° C до 350 ° C. (материально -зависимый)

Материалы: Углеродистая сталь против. Нержавеющая сталь

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь, такие как оценки API J55 и N80, является общим выбором материала для экранов для контроля песка из-за его прочности и экономической эффективности. В первую очередь состоит из железа и углерода, с небольшими количествами марганца и других элементов для улучшения его механических свойств:

Предел прочности: J55 (~ 517 МПа), N80 (~ 689 МПа), Подходит для средств высокого давления.
Расходы: Экономичный, Идеально подходит для крупномасштабных развертываний.
Обработка поверхности: Обычно покрывается или оцинкован для смягчения коррозии.
Ограничения: Подвержен ржавчине в коррозионных средах без защитных слоев.

Экраны из углеродистой стали широко используются в нефтяных и газовых скважинах с умеренными рисками коррозии. Антикоррозионные методы лечения, такие как эпоксидные покрытия или гальванизация, сформировать защитный барьер, продление срока службы в условиях подземных поверхностей.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь, такие как оценки 304 и 316L, обеспечивает повышенную устойчивость к коррозии и износу, сделать его идеальным для суровых средств. Его состав включает хром (18-20%) и никель (8-12%), с 316L с молибденом для дополнительной долговечности:

Устойчивость к коррозии: Хром образует пассивный оксидный слой, предотвращение ржавчины.
долговечность: Высокая сопротивление ямке и истиранию, Особенно в 316L.
Расходы: Более высокая предварительная стоимость, Сбалансирован с помощью долголетия и сокращения технического обслуживания.
Температурная толерантность: Подходит для высокотемпературных скважин (до 350 ° C.).

Экраны из нержавеющей стали Excel в скважинах с высокой соленостью, кислый газ (H₂S), или co₂ content. 316L класс, с pren (Эквивалентное число сопротивления ячеек) из 25-30, особенно эффективен в богатых хлоридах образования, обеспечение долгосрочной надежности.

Преимущества экрана на экране песка

Труба экрана управления песком предлагает многочисленные преимущества, Сделать его предпочтительным решением в нефтегазовых операциях:

Высокая прочность и устойчивость к деформации: Изготовлен из нефтяного корпуса, он выдерживает экстремальные подземные давления без деформации.
Прецизионная инженерия: Гладкий, Без зарыв края и однородные слоты/отверстия обеспечивают постоянную производительность.
Большая площадь потока: Открытая площадь превышает стандартный корпус, Содействие эффективному потоку жидкости.
Универсальность: Подходит для отклоненных и горизонтальных скважин, с повышенной производительностью в сложных траекториях.
Коррозия и износостойкость: Антикоррозионные покрытия создают плотный защитный слой, продление продолжительности жизни.
Эффективность контроля песка: Эффективно для песчаных зерен >0.3 мм, уменьшение износа оборудования и блокировки.
Простота установки: Большой внутренний диаметр и простая конструкция облегчают конфигурацию трубной строки.

Научный анализ

Конструкция и производительность экрана экрана для контроля песка можно оценить с помощью жидкости динамики, материальная наука, и структурная механика. Этот анализ обеспечивает более глубокое понимание своей эффективности работы.

Жидкая динамика и эффективность потока

Слот или конструкция отверстия экрана оптимизирует поток жидкости при сохранении песка. Скорость потока через экран может быть смоделирована с использованием закона Дарси для пористых средств массовой информации:

Q = -KA (Δp / мкл)

Где:

- Q = Скорость потока

k = Проницаемость экрана
A = Площадь поперечного сечения
Δp = Разница в давлении
м = Жидкая вязкость
L = Толщина экрана

Большая открытая площадь (до 30%) увеличивается k, снижение сопротивления и позволяет более высокий Q. По сравнению со стандартным корпусом, емкость потока экрана 2-3 раз больше, минимизация падений давления. Вычислительная динамика жидкости (CFD) Исследования показывают, что ошеломленные паттерны слота снижают турбулентность 15-20%, Повышение стабильности потока в условиях высокой скорости.

Для перфорированных экранов, больший размер отверстия (12-12.7 мм) приспосабливает более высокие скорости потока, но менее эффективен для мелкого контроля песка, Создание прорезированных экранов (0.10-4 мм) предпочтительнее в более тонких формах.

Материальная наука: Углеродистая сталь против. Нержавеющая сталь

Оценки углеродистой стали, такие как N80, обеспечивают прочность доходности ~ 552 МПа, Достаточно для большинства глубин скважины. Однако, в средах мокрого или H₂S, Показатели коррозии могут достигать 0.2 мм/год без покрытий. Эпоксидные или фенольные покрытия уменьшают это до <0.05 мм/год, добавление 5-10 годы для обслуживания срока службы в нейтральных условиях pH.

Нержавеющая сталь 316L, с силой урожайности ~ 290 МПа, но превосходной коррозионной стойкостью, поддерживает целостность в кислых скважинах. Его пассивный оксидный слой (1-3 нм толщина) Реформы быстро, Снижение коррозии до <0.01 мм/год даже в 3% Растворы NaCl при 100 ° C. Это делает его идеальным для оффшорных или высокотемпературных резервуаров.

Структурная механика: Сила и стабильность

Конструкция на основе корпуса экрана повышает сопротивление обрушения. Анализ конечных элементов (FEA) указывает на давление коллапса 30-70 МПа для углеродистой стали N80 (в зависимости от толщины стены), В то время как нержавеющая сталь 316L выдерживается 25-50 МПА. Равномерное распределение слот/отверстия минимизирует концентрации напряжений, с коэффициентом безопасности 1.5-2 под типичными нагрузками.

В отклоненных скважинах, Экран сопротивляется сгибанию напряжений до 300 кн/м, помогает его высокая вертикальность и гладкие края, которые предотвращают начало трещины во время установки или работы.

Анализ удержания и износа песка

Экран сохраняет песчаные зерна >0.3 мм с >90% эффективность, Как протестировано в формациях с D50 (Средний размер зерна) из 0.5-1 мм. Гладкий, Без заус 25% по сравнению с грубыми экранами, продление продолжительности жизни. В среде с высоким сортом, из нержавеющей стали превосходит углеродистую сталь из -за его твердости (200-250 HV против. 150-180 Hv.), снижение скорости износа 30-40%.

Анализ жизненного цикла и затрат и выгод

В типичной масляной скважине (pH 5-7, 50-150° C), экраны из углеродистой стали длится 5-10 лет с покрытиями, в то время как нержавеющая сталь превышает 15-20 лет. Более высокая начальная стоимость нержавеющей стали (2-3 Времена углеродная сталь) компенсируется уменьшенной частотой замены, уход 20-30% Более низкая стоимость жизненного цикла в коррозионных условиях.

Заключение

Труба экрана управления песком - это надежная, Универсальный раствор для нефтяных и газовых скважин, Совещание стандартов API Spec 5CT с точностью инженерированных слотов или отверстий. Доступно в углеродной стали и нержавеющей стали, Он предлагает баланс силы, устойчивость к коррозии, и экономическая эффективность. Его преимущества - высокая пропускная способность, удержание песка, и простота использования - основана на научных принципах, Сделать его незаменимым для современных буровых операций.