ท่อหน้าจอควบคุมทรายสำหรับบ่อน้ำมันและก๊าซ

ภาพรวมผลิตภัณฑ์

ผลิตเพื่อให้สอดคล้องกับมาตรฐาน ** API Spec 5ct **, ท่อหน้าจอควบคุมทรายได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมโดยใช้ถังน้ำมันฐาน, สร้างความมั่นใจในความแข็งแรงและความทนทานสูง. การออกแบบประกอบด้วยเทคนิคการเจาะรูหรือการขุดเจาะที่แม่นยำเพื่อสร้างช่องเปิดที่อนุญาตให้ไหลเวียนของของไหลในขณะที่ปิดกั้นอนุภาคทราย. ผลิตภัณฑ์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในแนวตั้ง, เบี่ยงเบน, และหลุมแนวนอน, นำเสนอประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในสภาพแวดล้อมใต้ผิวดินที่ท้าทาย.

พารามิเตอร์ทางเทคนิค

ท่อหน้าจอควบคุมทรายมีอยู่ในรูปแบบที่หลากหลายเพื่อให้เหมาะกับสภาพที่แตกต่างกัน. ด้านล่างนี้เป็นตารางโดยละเอียดสรุปพารามิเตอร์ทางเทคนิคที่สำคัญ:

วัสดุ: เหล็กคาร์บอนเทียบกับ. เหล็กกล้าไร้สนิม

เหล็กกล้าคาร์บอน

เหล็กกล้าคาร์บอน, เช่นเกรด API J55 และ N80, เป็นตัวเลือกวัสดุทั่วไปสำหรับท่อหน้าจอควบคุมทรายเนื่องจากความแข็งแรงและความคุ้มค่า. ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเหล็กและคาร์บอน, ด้วยแมงกานีสจำนวนเล็กน้อยและองค์ประกอบอื่น ๆ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลของมัน:

• แรงดึง: J55 (~ 517 MPA), N80 (~ 689 MPA), เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูง.
• ค่าใช้จ่าย: ประหยัด, เหมาะสำหรับการปรับใช้ขนาดใหญ่.
• การรักษาพื้นผิว: โดยทั่วไปจะเคลือบหรือชุบสังกะสีเพื่อลดการกัดกร่อน.
• ข้อ จำกัด: มีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนโดยไม่มีเลเยอร์ป้องกัน.

หน้าจอเหล็กคาร์บอนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในบ่อน้ำมันและก๊าซที่มีความเสี่ยงการกัดกร่อนปานกลาง. ทรีทเม้นต์ต่อต้านการกัดกร่อน, เช่นการเคลือบอีพ็อกซี่หรือการชุบสังกะสี, สร้างอุปสรรคป้องกัน, ยืดอายุการใช้งานในสภาพพื้นผิวใต้ดิน.

เหล็กกล้าไร้สนิม

สแตนเลสสตีล, เช่นเกรด 304 และ 316L, เสนอความต้านทานต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอที่เพิ่มขึ้น, ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง. องค์ประกอบของมันรวมถึงโครเมียม (18-20%) และนิกเกิล (8-12%), ด้วย 316L ที่มีโมลิบดีนัมเพื่อเพิ่มความทนทาน:

• ความต้านทานการกัดกร่อน: โครเมียมเป็นชั้นออกไซด์แบบพาสซีฟ, ป้องกันการเกิดสนิม.
• ความทนทาน: ความต้านทานสูงต่อหลุมและการเสียดสี, โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน 316L.
• ค่าใช้จ่าย: ค่าใช้จ่ายล่วงหน้าสูงขึ้น, สมดุลโดยอายุยืนและการบำรุงรักษาลดลง.
• อุณหภูมิทน: เหมาะสำหรับบ่ออุณหภูมิสูง (สูงถึง 350 ° C).

หน้าจอสแตนเลสเก่งในบ่อน้ำที่มีความเค็มสูง, ก๊าซเปรี้ยว (h₂s), หรือเนื้อหาCO₂. เกรด 316L, ด้วย pren (จำนวนความต้านทานต่อหลุมเทียบเท่า) ของ 25-30, มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการก่อตัวที่อุดมไปด้วยคลอไรด์, สร้างความมั่นใจในความน่าเชื่อถือในระยะยาว.

ข้อดีของท่อหน้าจอควบคุมทราย

ท่อหน้าจอควบคุมทรายมีประโยชน์มากมาย, ทำให้เป็นทางออกที่ต้องการในการดำเนินงานน้ำมันและก๊าซ:

1. ความต้านทานความแข็งแรงและการเสียรูปสูง: ผลิตจากปลอกน้ำมัน, มันทนต่อแรงกดดันใต้ผิวดินอย่างรุนแรงโดยไม่ต้องเสียรูป.
2. วิศวกรรมที่มีความแม่นยำ: เรียบ, ขอบที่ปราศจากเสี้ยนและสล็อต/รูสม่ำเสมอช่วยให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพที่สอดคล้องกัน.
3. พื้นที่ไหลขนาดใหญ่: พื้นที่เปิดเกินกว่าปลอกมาตรฐาน, ส่งเสริมการไหลของของไหลที่มีประสิทธิภาพ.
4. ความเก่งกาจ: เหมาะสำหรับบ่อเบี่ยงเบนและแนวนอน, ด้วยประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในวิถีที่ซับซ้อน.
5. การกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอ: การเคลือบป้องกันการกัดกร่อนสร้างชั้นป้องกันที่หนาแน่น, ยืดอายุการใช้งาน.
6. ประสิทธิภาพการควบคุมทราย: มีประสิทธิภาพสำหรับธัญพืชทราย >0.3 มม., ลดการสึกหรอของอุปกรณ์และการอุดตัน.
7. ความสะดวกในการติดตั้ง: เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในขนาดใหญ่และการออกแบบที่เรียบง่ายช่วยให้การกำหนดค่าสตริงท่อช่วย.

การวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์

การออกแบบและประสิทธิภาพของหน้าจอควบคุมทรายสามารถประเมินได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงของของเหลว, วิทยาศาสตร์วัสดุ, และกลศาสตร์โครงสร้าง. การวิเคราะห์นี้ให้ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับประสิทธิภาพการดำเนินงาน.

พลวัตของเหลวและประสิทธิภาพการไหล

การออกแบบช่องหรือรูของหน้าจอช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของของเหลวในขณะที่ยึดทราย. อัตราการไหลผ่านหน้าจอสามารถสร้างแบบจำลองโดยใช้กฎของดาร์ซีสำหรับสื่อที่มีรูพรุน:

Q = -ka (ΔP / μl)

ที่ไหน:

• • Q = อัตราการไหล

• K = การซึมผ่านของหน้าจอ
• A = พื้นที่ตัดขวาง
• ΔP = ความแตกต่างของความดัน
• ม. = ความหนืดของของเหลว
• L = ความหนาของหน้าจอ

พื้นที่เปิดโล่งขนาดใหญ่ (ถึง 30%) เพิ่มขึ้น K, ลดความต้านทานและช่วยให้สูงขึ้น Q. เมื่อเทียบกับปลอกมาตรฐาน, ความสามารถในการไหลของหน้าจอคือ 2-3 เท่า ๆ กัน, ลดแรงดันลดลง. พลวัตการคำนวณของเหลว (CFD) จากการศึกษาแสดงให้เห็นว่ารูปแบบสล็อตที่เซช่วยลดความปั่นป่วนโดย 15-20%, เพิ่มเสถียรภาพการไหลในสภาพความเร็วสูง.

สำหรับหน้าจอพรุน, ขนาดรูที่ใหญ่กว่า (12-12.7 มม.) รองรับอัตราการไหลที่สูงขึ้น แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าสำหรับการควบคุมทรายละเอียด, ทำหน้าจอ slotted (0.10-4 มม.) ดีกว่าในการก่อตัวที่ดีขึ้น.

วิทยาศาสตร์วัสดุ: เหล็กคาร์บอนเทียบกับ. เหล็กกล้าไร้สนิม

เกรดเหล็กคาร์บอนเช่น N80 ให้ความแข็งแรงของผลผลิต ~ 552 MPa, เพียงพอสำหรับความลึกที่ดีที่สุด. อย่างไรก็ตาม, ในสภาพแวดล้อมที่เปียกชื้นหรือh₂s, อัตราการกัดกร่อนสามารถเข้าถึงได้ 0.2 มม./ปีโดยไม่มีการเคลือบ. การเคลือบอีพ็อกซี่หรือฟีนอลิกลดสิ่งนี้ <0.05 มม./ปี, การเพิ่ม 5-10 ปีที่จะให้บริการอายุการใช้งานในสภาพ pH ที่เป็นกลาง.

สแตนเลส 316L, ด้วยความแข็งแรงของผลผลิต ~ 290 MPa แต่ความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่า, รักษาความสมบูรณ์ในบ่อเปรี้ยว. ชั้นออกไซด์แบบพาสซีฟ (1-3 หนานาโน) ปฏิรูปอย่างรวดเร็ว, ลดการกัดกร่อน <0.01 mm/ปีแม้ใน 3% NaCl Solutions ที่ 100 ° C. สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับอ่างเก็บน้ำนอกชายฝั่งหรืออุณหภูมิสูง.

กลศาสตร์โครงสร้าง: ความแข็งแรงและความมั่นคง

การก่อสร้างที่อิงกับปลอกของหน้าจอช่วยเพิ่มความต้านทานการยุบ. การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด (การกิน) บ่งบอกถึงแรงกดดันการล่มสลายของ 30-70 MPA สำหรับเหล็กคาร์บอน N80 (ขึ้นอยู่กับความหนาของผนัง), ในขณะที่สแตนเลส 316L ทนต่อ 25-50 MPA. การกระจายสล็อต/รูสม่ำเสมอช่วยลดความเข้มข้นของความเครียด, ด้วยปัจจัยด้านความปลอดภัยของ 1.5-2 ภายใต้โหลดทั่วไป.

ในบ่อเบี่ยงเบน, หน้าจอต่อต้านการดัดงอ 300 kn/m, ได้รับความช่วยเหลือจากแนวดิ่งสูงและขอบที่ราบรื่น, ซึ่งป้องกันการเริ่มต้นรอยแตกระหว่างการติดตั้งหรือการทำงาน.

การเก็บรักษาทรายและการวิเคราะห์การสึกหรอ

หน้าจอเก็บธัญพืชทราย >0.3 มม. กับ >90% ประสิทธิภาพ, เป็นการทดสอบในการก่อตัวด้วย D50 (ขนาดเกรนเฉลี่ย) ของ 0.5-1 มม.. ราบรื่น, ช่องเสียบที่ปราศจากเสี้ยนช่วยลดการเสียดสีโดย 25% เมื่อเทียบกับหน้าจอหยาบตัด, ยืดอายุการใช้งาน. ในสภาพแวดล้อมที่มีทรายสูง, สแตนเลสสตีลดีกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนเนื่องจากความแข็ง (200-250 HV vs. 150-180 HV), ลดอัตราการสึกหรอโดย 30-40%.

การวิเคราะห์วงจรชีวิตและต้นทุน-ผลประโยชน์

ในบ่อน้ำมันทั่วไป (พี. 5-7, 50-150° C), หน้าจอเหล็กคาร์บอนคงอยู่ 5-10 ปีที่มีการเคลือบ, ในขณะที่สแตนเลสเกินกว่า 15-20 ปี. ต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้นของสแตนเลส (2-3 เท่าเหล็กคาร์บอน) ถูกชดเชยด้วยความถี่ทดแทนที่ลดลง, ให้ 20-30% ลดต้นทุนวงจรชีวิตในสภาวะการกัดกร่อน.

บทสรุป

ท่อหน้าจอควบคุมทรายนั้นแข็งแกร่ง, สารละลายที่หลากหลายสำหรับบ่อน้ำมันและก๊าซ, การประชุมมาตรฐาน API 5CT ด้วยสล็อตหรือรูที่มีความแม่นยำ. มีอยู่ในเหล็กกล้าคาร์บอนและสแตนเลส, มันมีความสมดุลของความแข็งแกร่ง, ทนต่อการกัดกร่อน, และคุ้มค่า. ข้อดีของมัน - ความสามารถในการไหลสูง, การเก็บรักษาทราย, และใช้งานง่าย - มีพื้นฐานอยู่ในหลักการทางวิทยาศาสตร์, ทำให้ขาดไม่ได้สำหรับการขุดเจาะที่ทันสมัย.