غرفة أبحاث معدات الإنتاج التجريبي، معهد أبحاث معدات الحفر والإنتاج، إدارة جيانغهان للبترول
مع تطور تكنولوجيا إنتاج النفط، أصبح تكسير الخزانات مقياسا تقنيا رئيسيا لتحقيق إنتاج طويل الأمد ومستقر ومرتفع في حقول النفط. في السنوات الأخيرة، تطورت تقنية التكسير بسرعة، مما خلق حاجة ملحة لمعدات تكسير كاملة قادرة على تلبية ظروف التشغيل عالية الضغط، والإزاحة العالية، ونسبة الرمل العالية، وحجم الرمل الكبير، والسائل عالي اللزوجة.
ولتلبية هذه الاحتياجات، بدأ البحث التجريبي على مشعب التكسير الهيدروليكي بقوة 700 كجم/سم2 في عام 1973. في مارس 1975، تم تصنيع أول مجموعة من المشعبات بشكل تجريبي في مصنع إصلاح آلات الحفر والإنتاج. بعد اجتياز اختبار ضغط ثابت بقوة 1000 كجم/سم مكعب واختبار ضغط ديناميكي 700 كجم/سم2، تم وضعه في اختبار ميداني في مايو. تم استخدامه على التوالي في عمليات التحمض والتكسير في منجم جيانان للغاز وحقل جيانهان للنفط لسبع عمليات آبار. وصل أقصى ضغط للمضخة إلى 605 كجم/سم2 وأقصى إزاحة إلى 1925 لتر/دقيقة.
1. الوصف الهيكلي
يتكون مشعب التكسير الهيدروليكي بسعة 700 كجم/سم2، الموضح في الشكل 1، بشكل رئيسي من صمامات الفحص، وصمامات السداد، وصمامات التفريغ، والاتحادات، والصمامات الصلبة، والصمامات المتقاطعة، والصمامات المتقاطعة، و وصلات قصيرة. يحتوي على 81 اتصالا إجمالا. يمكن لل41 توصيلا مزودة بصمامات فحص الاتصال ب 41 عربة تكسير. يمكن لاتصالين مزودين بصمامات تفريغ النزيف أن يتصلوا بخط التفريغ، ووصلتان أخريان تتصلان برأس البئر المتعجرف.
الشكل 1. 700 كجم/سم2 مشعب التكسير الهيدروليكي
1-2 في الاتحاد؛ 2- صمام عدم رجوع؛ 3- 2 ونصف في الاتحاد؛ 4- صمام سدادي؛ 5- صمام تفريغ؛ 6-3 في الاتحاد.
المسافة المركزية بين الخطين الرئيسيين في المانيفولد هي 780 مم. يمكن تثبيتها على إطار شاحنة CA-01 أو CA-03 جيفانغ لتشكيل شاحنة مجمعة. قطر الأنبوب الرئيسي هو 54 مم وقطر الفرع 46 مم. نهايات الخطوط الفرعية مجهزة باتحادات 2 بوصة ويمكن الاتصال مباشرة بشاحنات التكسير SYC-700 وYLC-500.
صمام عدم رجوع المستخدم على هذا المانيفولد موضح في الشكل 2. من السهل تصنيعها وسهولة الإصلاح. تجميع صماماتها مشابه لشاحنة التكسير ACF-700، مع تشغيل موثوق، وخطر منخفض للتصاق الرمل، وعمر خدمة طويل نسبيا.
الشكل 2. صمام عدم رجوع
1- الغدة؛ 2- الربيع؛ 3- تجميع صمامات؛ مقعد بأربعة صمامات؛ جسم 5 صمامات.
هيكل السداد-الصمام موضح في الشكل 3. يتم ترتيب زوج من صفائح الصمامات بين السدادة وجسم الصمام. يقوم Gland 5 بضبط المسافة بين صفائح الصمامات، السدادة وجسم الصمام، مما يسمح للصمام بالإغلاق مع الاستمرار في الفتح والإغلاق بجهد منخفض نسبيا. يجب ملء تجويف الصمام بشحم الختم عالي الضغط لتحسين العزل والتزييت.
الشكل 3. صمام سدادي
1- عجلة يد؛ 2- التوصيل؛ جسم بثلاثة صمامات؛ 4- لوحة صمامات؛ غدة 5.
هذا صمام سدادي سهل التفكيك والتجميع، ويفتح ويغلق بسرعة: لف 90 درجة للفتح ثم لف 90 درجة في الاتجاه المعاكس للإغلاق. مقارنة بصمامات السدادة المدببة والصمامات الكروية المشابهة، يتطلب عزم دوران تشغيل أقل وهو مناسب جدا كصمام رئيسي في مشعب التكسير الهيدروليكي.
صمام التفريغ، الموضح في الشكل 4، يتميز بهيكل بسيط، وتشغيل موثوق، وتصنيع سهل الصنع. يفتح ويغلق بجهد منخفض تحت ضغط عالي، وهو مناسب بشكل خاص كصمام تخفيف الضغط.
الشكل 4. صمام النزيف
1- الغدة؛ جسم صمام ذو صمامات؛ عنصر 3 صمامات؛ مقعد بأربعة صمامات؛ 5- غطاء الضغط؛ ستة صمامات.
2. نتائج الاختبارات
1. اختبار الضغط الساكن
تم اختبار صمامات الفحص وصمامات السداد، وصمامات التفريغ، والمرفقين المتحركين في المشعب بشكل منفصل كأجزاء منفصلة. كان ضغط اختبار الختم 800 كجم/سم2 وضغط اختبار القوة 1000 كجم/سم2. بعد اجتياز الاختبار على الأجزاء الفردية، تم تجميع المشعب وفقا للشكل 1 واختباره كتجميع كامل عند 1000 كجم/سم2. لم يحدث أي تسرب أو تسرب أو انخفاض في الضغط خلال 10 دقائق.
2. اختبار الضغط الديناميكي
تم توصيل خمسة عربات تكسير من نوع SYC-700 بوصلات صمامات الفحص في المجمع. تم سد اتصال واحد للخط الرئيسي، وآخر مزود بفوهة، وتم سد الوصلات المتبقية. تم إجراء اختبار ضغط ديناميكي بمقدار 700 كجم/سم2، ولم يحدث أي تسرب أو تسرب خلال 30 دقيقة.
3. اختبار ميداني
استخدم هذا المانيفولد أولا للتحمض في بئر واحد في منجم جيانان للغاز، ولاحقا للتكسير في ستة آبار في حقل جيانغهان للنفط. معلمات التشغيل موضحة أدناه.
معلمات التشغيل للتحمض والتكسير باستخدام مشعب التكسير الهيدروليكي بحجم 700 كجم/سم2
| لا. | تاريخ التشغيل | حسنا، لا. | أقصى ضغط للمضخة | أقصى إزاحة | نسبة الرمال ٪ | السائل الكلي | الرمل الكلي المضاف | ملاحظات |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | مايو | جيان 29 | تحمض غير صمام سدادي | |||||
| 2 | يونيو | وانغشي 7-4 | 580 | 80 | 3.1 | التكسير، لا يوجد تسرب، صمام سدادي غير مركب | ||
| 3 | 21 يونيو | وانغشي 12-7 | 580 | 1500 | 10.5 | 80 | 4.65 | 1. تركيب صمامات السدادات 2. زادت وصلات الشاحنات من 12 رأس إلى 16 رأس 3. ثلاث تسريبات في خيوط الأنابيب |
| 4 | 8 يوليو | وانغشي 9-6 | 650 | 1600 | 11 | 80 | 4.2 | |
| 5 | 9 يوليو | وانغشي 7-5 | 640 | 1640 | 12 | 80 | 5.6 | |
| 6 | 17 يوليو | وانغ 51 | 350 | 1925 | 16.7 | 80 | 8.64 | |
| 7 | 25 يوليو | وانغشي 10-7 | 530 | 10 | 80 | 5.3 | ||
| ملاحظة: بعد زيادة عدد الوصلات من 12 إلى 16، تم تفكيك الخط وإعادة تجميعه، مما تسبب في تلف خيوط الأنابيب. نتيجة لذلك، ظهرت ثلاث نقاط تسرب في خيوط الأنابيب. | ||||||||
المكونات الرئيسية ل مشعب التكسير الهيدروليكي هي ثلاثة أنواع من الصمامات. بعد تكسير أربعة آبار، تم فحص مطاط صمام الفحص وظل في حالة جيدة. نظرا لأن خط التفريغ في شاحنة التكسير لم يكن يحتوي على صمام تخفيف الضغط، لم يظهر الاختبار مباشرة ما إذا كان صمام عدم رجوع يمكن أن يغلق بعد توقف شاحنة التكسير أثناء التشغيل. ومع ذلك، أشارت التحليلات إلى أنه طالما لم يتضرر مطاط صمام الفحص (check-valve-valve) تحت إحكام، فإن فتح صمام الإغاثة في خط مخرج شاحنة التكسير بعد الإغلاق أثناء التشغيل سيخلق فرقا في الضغط عبر صمام عدم رجوع، مما يسمح له بالإغلاق.
كما تم اختبار صمام سدادي ميدانيا في أربعة آبار. كان أول صمامين من السدادات يعانيان من جودة تصنيع ضعيفة لأن منافذ السدادة وألواح الصمامات وجسم الصمام لم تكن مضبوطة بدقة. لذلك كانت تتآكل بشدة بسبب الرمال، لكنها لا تزال قادرة على الختم. في سبتمبر، تم تصنيع أربعة صمامات سدادة أخرى تجريبيا، واجتازت كل واحدة اختبار التجميع والضغط في المحاولة الأولى. تم تجهيزها للتركيب على المجمع الثاني للاختبار الميداني. بعد سبع اختبارات لبئر التحمض والتكسير، أغلق صمام النزيف بشكل موثوق وفتح وأغلق بمرونة وبجهد منخفض.
3. التعليقات العامة
1. يمكن لهذا مشعب التكسير الهيدروليكي أن يلبي بشكل أساسي متطلبات عملية التحمض والتكسير الحالية، ويمكن استخدامه في عمليات التحمض والتكسير بسرعة 700 كجم/سم2. يوصى بالإنتاج بكميات صغيرة والاختبارات الموسعة.
2. استنادا إلى نتائج تصنيع التجارب السابقة والاختبار، يوصى بالتحسينات التصميمية التالية.
أولا، وصلات الأنابيب الأصلية بحجم 2 ونصف بوصة المستخدمة في الخط الرئيسي، والتيرات والصلبان، تتطلب متطلبات تشغيل عالية. موثوقيتها في الختم عند 700 كجم/سم2، خاصة بعد التحميض، غير كافية. بالإضافة إلى ذلك، فإن مواضع تثبيت التيرات والصلبان صعبة التعديل والتركيب. يجب تغييرها إلى وصلات خيوط شبه منحرف T58 × 5-3 وT70 × 4-3 مع ختم O-ring. يمكن تعديل مواضع تثبيت التيرات والصلبان عن طريق إضافة أو إزالة الشيمات. يجب أيضا تغيير وصلة الحافة بصمام السدادة إلى اتصال T58 × 5-3 بنمط خيوط شبه منحرفة.
ثانيا، كان خط التوصيل من مخرج المشعب إلى رأس البئر يستخدم في الأصل أنبوب حفر بحجم 3 إنش. كان طول أطول أنبوب 4 أمتار ووزنه أكثر من 100 كجم، مما جعل التركيب صعبا. كان الكوع المتحرك أيضا ثقيلا، يزيد وزنه عن 60 كجم، وصعب التركيب. يجب تغيير خط التوصيل إلى أنبوب حفر بقطر 2 بوصة بأطوال 3 أم، 2 متر و1 متر، ويجب تعديل المرفق المتحرك وفقا لذلك لتقليل الوزن وتحسين سهولة التركيب.
ثالثا، لتلبية متطلبات العملية الجديدة، يجب زيادة عدد صمامات السدادة من اثنين إلى خمسة، وإضافة صمامين إبريين لتلبية متطلبات السقوط الكروفي والقياس عن بعد. الهيكل المعدل موضح في الشكل 5.
الشكل 5. خطة تحسين لجهاز مشعب التكسير الهيدروليكي بوزن 700 كجم/سم2. الجانب الأيسر، غير المعروض، هو نفسه الشكل 1.
1- صمام عدم رجوع; 2- صمام سدادي؛ 3- صمام تفريغ؛ صمام إبرة 4.
