Bagaimana untuk Memilih Tee Spool Casing dan Crosses Frac Head yang Tepat untuk Servis Masam?

Memilih Gelendong Selongsong, Tee, Salib dan Kepala Frac untuk Servis Masam

Keretakan hidraulik dalam telaga yang mengandungi Hidrogen Sulfida () adalah salah satu tugas yang paling mencabar dalam pembangunan minyak dan gas. Dalam persekitaran "perkhidmatan masam" ini, memilih yang betul Kili Selongsong, Tee, Palang dan Kepala Frac pemasangan memerlukan bergerak melebihi penarafan tekanan asas. Tanpa mengambil kira sifat metalurgi yang khusus, peralatan keluli karbon standard boleh mengalami Pecah Tekanan Sulfida (SSC) bencana dalam masa yang singkat. Untuk memastikan keselamatan operasi, meminimumkan Masa Tidak Produktif (NPT), dan memenuhi keperluan kawal selia yang ketat, pasukan kejuruteraan mesti menilai peralatan berdasarkan sains bahan, piawaian pembuatan dan teknologi pengedap termaju.

Menilai Ancaman Tersembunyi Perkhidmatan Masam dalam Fracking

Hidrogen Sulfida bukan sahaja sangat toksik; kesan menghakisnya pada logam adalah unik menipu. Dalam persekitaran yang masam, lembapan bertindak balas dengan membebaskan hidrogen atom, yang mudah menembusi struktur kekisi keluli berkekuatan tinggi, menyebabkan bahan menjadi rapuh.

• Mekanisme Fizikal SSC: Tidak seperti kakisan seragam, yang menipiskan logam dari semasa ke semasa, SSC sering berlaku secara tiba-tiba tanpa sebarang amaran visual sebelumnya. Untuk a Frac Head beroperasi di bawah 10,000 atau 15,000 PSI, keretakan sedemikian membawa kepada letupan bencana. Oleh itu, pemilihan peralatan untuk perkhidmatan masam menumpukan pada pengorbanan tahap kekerasan bahan untuk mendapatkan keliatan yang lebih tinggi dan ketahanan terhadap keruntuhan hidrogen.
• Kesan Sinergis Hakisan dan Kakisan: Semasa patah, proppan halaju tinggi (pasir) sentiasa menyelusuri dinding dalaman Tee dan Salib . Dalam perigi masam, lelasan ini menanggalkan filem pelindung pada permukaan logam, mempercepatkan serangan kimia pada substrat logam segar. Kitaran "hakisan-karat" ini memerlukan penggunaan perlindungan lubang dalaman yang canggih, seperti pelapisan Inconel, untuk mengimbangi rintangan retak dengan rintangan haus.

Piawaian Pemilihan Teras: Penyepaduan Mendalam NACE MR0175 dan API 6A

Apabila memilih a Kili Selongsong Tee dan Crosses Frac Head , adalah wajib untuk memastikan pembekal menyediakan pensijilan material yang mematuhi spesifikasi antarabangsa teratas. Jika kedua-dua piawai ini tidak dapat disahkan, peralatan tersebut menimbulkan risiko operasi yang tidak boleh diterima.

1. NACE MR0175 / ISO 15156 Keperluan Kekerasan

Ini ialah "standard emas" yang diiktiraf secara global untuk pemilihan bahan dalam persekitaran yang masam. Ia mentakrifkan penunjuk metalurgi khusus yang mesti dipenuhi oleh komponen logam apabila bersentuhan dengan bendalir galas.

• Had Kekerasan: Bagi kebanyakan keluli aloi rendah yang digunakan dalam pembuatan Frac Crosses (seperti AISI 4130), NACE mewajibkan kekerasan maksimum 22 HRC (Rockwell C). Bahan yang terlalu keras mungkin mempunyai kekuatan tegangan yang tinggi tetapi sangat terdedah kepada keretakan rapuh dengan kehadiran .
• Sekatan Komposisi Kimia: Piawaian ini juga mengehadkan kandungan nikel dengan ketat (biasanya kepada kurang daripada 1%), kerana kepekatan nikel yang tinggi boleh meningkatkan sensitiviti kepada keretakan akibat hidrogen dalam aloi tertentu dengan ketara.

2. Padanan Ketepatan Kelas Bahan API Spec 6A

API 6A mengkategorikan peralatan ke dalam kelas bahan yang berbeza berdasarkan kekakisan bendalir. Untuk operasi patah masam, pembeli harus menumpukan pada perkara berikut:

• Kelas DD dan EE: Ini ialah kelas peringkat permulaan untuk perkhidmatan masam, yang memerlukan semua bahagian logam mematuhi dengan ketat rawatan haba dan keperluan kekerasan NACE.
• Kelas FF dan HH: Untuk operasi yang sangat menghakis atau jangka panjang, Kelas HH peralatan dianggap sebagai amalan terbaik industri. Ciri-ciri unit ini Inconel 625 atau tindanan aloi berprestasi tinggi lain pada semua permukaan yang dibasahi. Walaupun kos perolehan awal lebih tinggi, jangka hayat unggul mereka dalam cecair frac kompleks dan kepekatan tinggi dengan ketara mengurangkan jumlah kos kitaran hayat dengan menghalang penggantian peralatan pramatang.

Panduan Pemilihan: Perkhidmatan Masam lwn Parameter Peralatan Perkhidmatan Standard

Untuk menunjukkan perbezaan teknikal secara visual, kami telah menyusun jadual berikut sebagai rujukan untuk pemilihan kejuruteraan:

Ciri Reka Bentuk Termaju bagi Perhimpunan Ketua Frac Bersepadu

Dalam tugas patah tekanan ultra tinggi, susunan komponen standard mungkin tidak memenuhi permintaan keselamatan. moden Frac Head reka bentuk telah berkembang ke arah penyepaduan dan salutan berprestasi tinggi.

Teknologi Pelapisan CRA (Ali Tahan Kakisan).

Dalam telaga masam yang sangat agresif, pengilang menggunakan proses "Lapisan Kimpalan" atau "Pelapisan". Lapisan aloi berasaskan nikel, kira-kira 3mm tebal, dikimpal ke dalam poket pengedap Casing Spool dan laluan aliran pusat Frac Head .

• Kelebihan Teras: Ini memberikan peralatan kekuatan struktur keluli aloi rendah digabungkan dengan rintangan kakisan hampir keseluruhan nikel tulen. Untuk kawasan pengedap, ini berkesan menghalang kebocoran mikro yang disebabkan oleh kakisan lubang—masalah hidup dan mati apabila terdapat di tapak.

Salib Frac Bersepadu dan Pengoptimuman Sambungan

Untuk perkhidmatan masam, prinsip tertinggi reka bentuk kejuruteraan adalah untuk meminimumkan bilangan laluan kebocoran yang berpotensi.

• Mengurangkan Sambungan Bebibir: Gunakan sekeping tunggal Frac Cross Bersepadu bukannya berbilang individu Tees . Setiap sambungan bebibir adalah titik kebocoran yang berpotensi. Dalam persekitaran yang masam, jika gasket bebibir gagal, gas yang keluar menimbulkan ancaman segera kepada nyawa kakitangan di lantai pelantar.
• Sambungan Terikat: Berbanding dengan sambungan bebibir bolt panjang tradisional, struktur yang disemat lebih padat dan kurang terdedah kepada kerosakan mekanikal luaran, menawarkan faktor keselamatan yang lebih tinggi semasa operasi kepala telaga masam.

Soalan Lazim (FAQ)

S1: Jika kepekatan H2S dalam telaga sangat rendah, bolehkah saya menggunakan Frac Head standard?

Menurut NACE MR0175, jika tekanan separa dalam fasa gas melebihi 0.05 psi, telaga ditakrifkan sebagai "Masam." Walaupun pada kepekatan rendah, tekanan tinggi membolehkan atom hidrogen menembusi keluli, mencetuskan SSC. Untuk mengurangkan risiko undang-undang dan keselamatan, adalah disyorkan untuk menggunakan peralatan yang mematuhi NACE apabila dikesan.

S2: Mengapakah Frac Heads yang dinilai NACE kelihatan lebih cepat haus semasa patah?

Ini adalah pemerhatian biasa. Oleh kerana keluli yang mematuhi NACE dirawat haba kepada kekerasan yang lebih rendah ( 22 HRC), rintangan hakisannya adalah lebih rendah sedikit daripada keluli standard yang lebih keras. Untuk menyelesaikan masalah ini, adalah dicadangkan untuk menggunakan reka bentuk yang menebal pada pusingan aliran turbulensi tinggi atau menggunakan salutan tahan haus dan pelapisan Inconel dalam lubang dalaman.

S3: Apakah maksud “G” dalam PSL 3G?

"G" bermaksud Ujian Gas . Untuk a Kili Selongsong Tee dan Crosses Frac Head dalam persekitaran yang masam, ujian hidrostatik (air) selalunya tidak mencukupi. Oleh kerana adalah gas, ujian gas lebih tepat mensimulasikan integriti pengedap tahap molekul yang diperlukan di lapangan.

Rujukan dan Petikan

1. NACE MR0175/ISO 15156: Industri petroleum dan gas asli—Bahan untuk digunakan dalam persekitaran yang mengandungi H2S.
2. Spesifikasi API 6A: Edisi Ke-21, Spesifikasi untuk Peralatan Kepala Telaga dan Pokok.
3. Jurnal Teknologi Petroleum: Mengurus Hakisan dan Kakisan Sinergis dalam Fracking Moden (2025).