Màn hình giếng V-Wire dạng ống

Ống dẫn bọc thép: Tính toàn vẹn về kết cấu kỹ thuật và độ chính xác của quá trình lọc trong màn hình giếng V-Wire dạng ống 4 inch

 

Thách thức lâu năm trong việc khai thác chất lỏng dưới bề mặt – liệu dầu có, khí, hoặc nước—là hành động cân bằng cần thiết giữa việc đạt được sản lượng lớn và ngăn chặn sự xâm nhập thảm khốc của cát và bụi hình thành. Trong khi độc lập màn hình giếng cung cấp lọc hiệu quả, những hạn chế về mặt cơ học của chúng - đặc biệt là khả năng bị sập dưới áp suất giếng sâu hoặc bị hỏng dưới tải trọng kéo cao trong quá trình lắp đặt - khiến chúng không phù hợp với các ứng dụng khai thác và năng lượng đầy thách thức nhất. Sự thiếu hụt về cấu trúc này chính xác là điều mà Màn hình giếng dựa trên đường ống được thiết kế để loại bỏ. Đặc biệt, Các 4-Màn hình V-wire hai lớp dựa trên ống inch đại diện cho tính toàn vẹn cao, giải pháp được thiết kế tổng hợp trong đó lớp vỏ cơ học chắc chắn của vỏ hoặc ống được chứng nhận API được kết hợp liền mạch với hình dạng lọc phức tạp của Johnson (Dây chữ V) áo khoác.

Phương pháp thiết kế này biến một bộ lọc hoàn toàn thụ động thành một bộ lọc chủ động, ống dẫn giữ áp. Việc sử dụng Ống cơ sở vỏ API tiêu chuẩn — thường là một $4 \text{ inch}$ kích thước danh nghĩa cho giếng giám sát, giếng nước áp lực cao, hoặc sản xuất lỗ mỏng—gây ra sự sụp đổ nặng nề, nổ tung, và độ bền kéo, đảm bảo triển khai an toàn ở độ sâu, giếng khoan có độ lệch cao. Đồng thời, màn hình V-Wire bên ngoài cung cấp khẩu độ khe liên tục cần thiết cho dòng chảy tối đa và loại trừ cát chính xác, trong khi ống đế đục lỗ hoạt động như một ống thứ hai, lớp lọc thô hơn và tấm chắn bảo vệ cho chính áo khoác V-Wire. Quang phổ vật chất, từ thép carbon Q235 kinh tế đến thép carbon cao sự ăn mòn-thép không gỉ 316L chịu lực, cho phép sản phẩm cuối cùng được điều chỉnh tỉ mỉ phù hợp với môi trường hóa học cụ thể của hồ chứa, tạo ra thành phần được thiết kế cuối cùng mà không ảnh hưởng đến độ an toàn về cấu trúc cũng như hiệu quả lọc lâu dài.

1. Yêu cầu bộ lọc tổng hợp: An ninh cấu trúc và động lực dòng chảy

Màn hình dạng ống không chỉ đơn giản là hai thành phần được gắn chặt với nhau; nó là một hệ thống tích hợp được thiết kế để khắc phục sự mong manh về cấu trúc của màn hình thông thường. Triết lý thiết kế tập trung vào việc tận dụng ưu thế cơ học của ống cơ sở đồng thời đảm bảo mức độ tiếp xúc của lớp lọc với hệ tầng được tối đa hóa.

Vai trò không thể thiếu của API Base Pipe

 

Chức năng chính của ống đế bên trong—thường là vỏ hoặc ống API 5CT—là chịu tải. Ống đục lỗ phải giữ được tỷ lệ cao so với ban đầu Sức mạnh thu gọn Chịu được áp lực bên ngoài từ xi măng, quá tải, hoặc chất lỏng hình khuyên, đặc biệt là ở các giếng sâu nơi áp suất có thể vượt quá $50 \text{ MPa}$. hơn nữa, kết nối ren của đường ống (STC, LTC, hoặc BTC) phải duy trì tính toàn vẹn ở mức cao Tải trọng kéo trong quá trình chạy vào, đặc biệt là trong thời gian dài, định hướng, hoặc các phần nằm ngang nơi lực cản là đáng kể. Bằng cách sử dụng vật liệu cấp API (ví dụ., J55, N80, L80), kỹ sư được đảm bảo định lượng, mức độ có thể theo dõi của hiệu suất cơ khí, đây là yêu cầu không thể thương lượng về việc tuân thủ quy định và an toàn vận hành trong môi trường dầu khí áp suất cao.

Áo khoác V-Wire: Hình học chính xác và chống tắc nghẽn

 

Lớp ngoài, Các Màn hình V-Wire loại Johnson, cung cấp độ chính xác lọc cần thiết mà chỉ riêng ống đục lỗ không thể cung cấp được. Nó được chế tạo bằng cách cuộn dây hình chữ V vào các thanh đỡ dọc. Hình học này đảm bảo:

1. Khe liên tục: Tối đa hóa diện tích mở, giảm thiểu tốc độ đi vào chất lỏng và do đó làm giảm sự sụt giảm áp suất cục bộ, điều này rất quan trọng để giảm thiểu nguy cơ di chuyển hạt mịn và hình thành tổn thương da.

2. Khẩu độ không cắm: Dây hình chữ V tạo một khe hẹp nhất ở mặt ngoài và mở rộng vào trong. Bất kỳ hạt nào đi qua mặt ngoài đều không thể bị kẹt trong khe; nó phải đi hoàn toàn vào ống đục lỗ. Đặc tính này là tối quan trọng để duy trì hiệu quả dòng chảy lâu dài của màn hình.

Cấu trúc composite đảm bảo lớp lọc V-Wire có độ chính xác cao luôn được bảo vệ bởi ống thép đục lỗ trong quá trình xử lý và triển khai hạ cấp, trong khi tính toàn vẹn cơ học của ống cơ sở bị tổn hại ở mức tối thiểu.

2. Nền tảng kết cấu: Thông số kỹ thuật ống cơ sở API và sửa đổi hình học

 

Thông số kỹ thuật chính xác của ống cơ sở, đặc biệt là loại vật liệu của nó, lịch trình độ dày của tường, và kiểu kết nối, ra lệnh cho đường bao cơ học cuối cùng của màn hình hoàn thiện. Cho a $4 \text{ inch}$ màn hình danh nghĩa, kích thước ống rơi vào kích thước ống hoặc vỏ API tiêu chuẩn, đảm bảo khả năng tương thích với các công cụ downhole đã được thiết lập.

Thủng: Sự đánh đổi giữa dòng chảy và sức mạnh

 

Ống cơ sở được chuyển thành bộ lọc chức năng bằng quá trình thủng (khoan hoặc đục nhiều lỗ). Quá trình này là điểm quan trọng của sự thỏa hiệp trong thiết kế:

1. Khu vực mở thủng (POA): Tổng diện tích của các lỗ phải được tối đa hóa (ví dụ., $15\%$ đến $30\%$ POA) để đảm bảo đường ống đục lỗ không trở thành vật cản dòng chảy chủ đạo (điểm nghẹt thở) trong hệ thống. Tổng công suất luồng phải được quyết định bởi hình dạng khe V-Wire, không phải là lỗ ống đế.

2. Cường độ tường còn lại: Mỗi lỗ thủng, Tuy nhiên, loại bỏ kim loại chịu tải, giảm độ xẹp ban đầu của đường ống và độ bền kéo. Mẫu thủng—kích thước, khoảng cách, và mật độ—phải được thiết kế tỉ mỉ để đảm bảo rằng độ bền còn lại của tường (Các “hiệu quả dây chằng”) vẫn đáp ứng các hệ số an toàn tối thiểu cần thiết cho áp suất bên ngoài và tải trọng kéo tối đa dự kiến ​​trong quá trình lắp đặt.

Tiêu chuẩn cho các đường ống này tuân thủ Đặc tả API 5CT, quy định dung sai nghiêm ngặt về đường kính ngoài (TỪ), bức tường dày (WT), và tính chất vật chất (Năng suất và độ bền kéo).

Tính toàn vẹn của kết nối: STC, LTC, và chủ đề BTC

Phương pháp nối các đoạn lưới cũng quan trọng như độ bền của thân ống. Việc sử dụng các luồng vỏ tiêu chuẩn API—Khớp nối ren ngắn (STC), Khớp nối sợi dài (LTC), hoặc Khớp nối ren trụ (BTC)—cung cấp tính toàn vẹn của khớp có thể định lượng được:

• STC và LTC: Chủ yếu được sử dụng để tải kéo, cung cấp một kết nối cơ học mạnh mẽ nhưng dựa vào sự gắn kết của ren để bịt kín. LTC được ưu tiên sử dụng cho các giếng sâu do độ bám ren dài hơn và khả năng chịu kéo cao hơn.

• BTC: Đặc trưng bởi dạng sợi độc đáo của nó, cung cấp khả năng chống chịu áp suất nổ và tải nén vượt trội, cùng với khả năng bịt kín tuyệt vời nhờ các ren có gờ sắc và vai khớp nối. BTC là tiêu chuẩn cho việc hoàn thiện áp suất cao trong đó tính nguyên vẹn của phốt trong các điều kiện tải phức tạp là điều tối quan trọng.

Vỏ chắn và ống đế được hàn chính xác với nhau tại khu vực khớp nối để đảm bảo vỏ V-Wire vẫn được cố định chắc chắn vào bộ phận kết cấu, ngăn ngừa chuyển động tương đối hoặc hư hỏng trong quá trình chạy.

Tham số	Đặc điểm kỹ thuật / Yêu cầu	Ống cơ sở vỏ API (Ví dụ L80)	Lịch dung sai độ dày
Tiêu chuẩn chính	API Spec 5CT (Vỏ/Ống)	ASTM A510 / API 5CT (Ống)	Bức tường dày $\pm 12.5\%$ của WT danh nghĩa
Tài liệu lớp	API 5CT L80 (Dịch vụ chua đủ tiêu chuẩn)	Thép cacbon-mangan (Độ cứng được kiểm soát)	không áp dụng
Xử lý nhiệt	Quenched và Tempered (Q&T)	Cần thiết để kiểm soát sức mạnh và độ cứng (Tuân thủ NACE)	không áp dụng
Độ bền kéo	Min $R_m = 655 \text{ MPa}$ ($95 \text{ ksi}$)	Min $R_{eH} = 552 \text{ MPa}$ ($80 \text{ ksi}$)	không áp dụng
Kích thước danh nghĩa	4 Inch (TỪ $114.3 \text{ mm}$ cho $4-1/2 \text{ inch}$ Vỏ bọc)	Thứ nguyên API được tiêu chuẩn hóa	Đường kính ngoài $\pm 0.79 \text{ mm}$
Loại kết nối	STC, LTC, hoặc BTC	Kết nối API theo luồng	Dung sai API Spec 5B

---

3. Quang phổ luyện kim: Vật liệu phù hợp với tính ăn mòn

 

Yêu cầu để Sàng lọc dạng ống hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau—từ giếng nước ngầm không bị ăn mòn đến môi trường chua, mỏ dầu có hàm lượng clorua cao—đòi hỏi nhiều lựa chọn vật liệu cho cả ống đế và vỏ bọc V-Wire. Việc lựa chọn là một quyết định quan trọng dựa trên chi phí so với rủi ro ăn mòn Phân tích.

Thép carbon (Q235) và tiêu chuẩn không gỉ (304/201)

 

• Q235 (Tiêu chuẩn Trung Quốc): Chức năng tương đương với ASTM A36/A283. Đây là một biện pháp kinh tế, thép cacbon thấp phù hợp với môi trường không ăn mòn như giếng nông hoặc nước ngọt, nơi mối đe dọa chính là hư hỏng cơ học và quá trình oxy hóa đơn giản, không phải tấn công hóa học. Về cơ bản nó không phù hợp với dịch vụ có hàm lượng clorua hoặc axit cao.

• 304/304L (Thép không gỉ Austenitic tiêu chuẩn): Cung cấp khả năng chống ăn mòn cơ bản và thường được sử dụng trong giếng nước sạch hoặc nồng độ thấp $\text{CO}_2$ môi trường. Biến thể carbon thấp ($304\text{L}$) được ưu tiên trong các ứng dụng hàn để giảm thiểu Ăn mòn giữa các hạt (IGC). Tuy nhiên, 304/304L có sức đề kháng kém đối với clorua gây ra ăn mòn rỗ và Ăn mòn ứng suất nứt (SCC), loại trừ nó đối với nước muối hung hãn.

Thép không gỉ hiệu suất cao (316/316L)

 

Việc di chuyển đến 316/316Thép không gỉ là tiêu chuẩn công nghiệp cho môi trường có nồng độ clorua vừa phải.

• Lợi thế Molypden: Sự khác biệt chính là việc bổ sung $2\%$ đến $3\%$ Cr-Mo ($\text{Mo}$). Molypden làm tăng đáng kể khả năng chịu lực của vật liệu Số tương đương điện trở rỗ (GỖ), đó là thước đo định lượng về khả năng chống rỗ clorua. Điều này làm cho 316/316L bền hơn nhiều trong nước lợ, nước biển, hoặc nước muối mỏ có độ mặn vừa phải hơn 304L.

• Giảm thiểu SCC: Mặc dù dễ bị SCC ở nhiệt độ cao, 316L là yêu cầu tối thiểu đối với nhiều ứng dụng dầu khí ăn mòn trong đó chất ức chế ăn mòn được sử dụng để quản lý rủi ro hóa học còn lại.

Nghề luyện kim của Áo khoác dây chữ V phải bằng hoặc cao hơn khả năng chống ăn mòn của ống đế, vì nó là thành phần tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng hình thành chưa được xử lý. Sử dụng áo khoác 316L trên ống cơ sở API L80 là cấu hình phổ biến giúp cân bằng tính toàn vẹn của cấu trúc với khả năng phục hồi môi trường.

Tài liệu lớp	Ứng dụng chính	Đặc tính hóa học	Rủi ro ăn mòn chính được giải quyết
Q235	Giếng nước nông/nước ngọt, Khai thác không ăn mòn	Thép carbon thấp, Độ hàn cao	Độ bền cơ học, Trang phục cơ bản
304 / 304L	Nước sạch, Ứng dụng có hàm lượng clorua thấp	Thép không gỉ Austenitic (CR 18%, Ni 8%)	Quá trình oxy hóa chung, Ăn mòn khí quyển
316 / 316L	nước lợ, Dầu/khí (Clorua vừa phải)	$\text{Mo}$ Phép cộng (2-3%), $\text{Cr} 16\%$, $\text{Ni} 10\%$	ăn mòn rỗ, Ăn mòn kẽ hở (bởi vì $\text{Cl}^-$)

4. Đặc điểm kỹ thuật, Tính năng, và sức mạnh tổng hợp ứng dụng

 

Thông số kỹ thuật của sản phẩm cuối cùng tích hợp tính toàn vẹn cơ học của ống cơ sở với các yêu cầu hình học của áo khoác V-Wire, đảm bảo rằng tất cả các khía cạnh của hoạt động hạ cấp đều được hỗ trợ.

V-Wire và dung sai kích thước tổng thể

 

Dung sai quan trọng nhất đối với áo khoác V-Wire là Chiều rộng khe và Mối quan hệ OD/ID.

1. Dung sai chiều rộng khe: Phải chính xác (ví dụ., $\pm 0.05 \text{ mm}$) để đảm bảo loại trừ cát chính xác và ngăn chặn sự di chuyển của hạt mịn, đó là định nghĩa của sự thất bại trong việc kiểm soát cát.

2. Khớp nối ID/OD: Đường kính bên trong (ID) của áo khoác màn hình V-Wire phải khớp chính xác với đường kính ngoài (TỪ) của ống đế đục lỗ để cho phép hàn an toàn và ngăn chặn sự xâm nhập của chất rắn giữa hai lớp, điều này sẽ dẫn đến sự mài mòn bên trong.

OD của cụm lắp ráp cuối cùng cũng phải tuân thủ dung sai chặt chẽ để đảm bảo việc đi qua dây vỏ hiện có một cách trơn tru (khoảng trống chạy).

Tính linh hoạt của ứng dụng và các tính năng chính

 

Các $4 \text{ inch}$ Màn hình V-Wire dạng ống được triển khai trên nhiều ngành công nghiệp khác nhau nhờ thiết kế chắc chắn:

• Giếng nước sâu: Trường hợp áp lực đầu cao và tính toàn vẹn của màn hình chống sập là rất quan trọng.

• Sản xuất dầu khí: Được sử dụng trong màn hình độc lập không chứa sỏi (SAS) hoàn thành trong các hồ chứa hợp nhất vừa phải, hoặc là thành phần trong hoạt động frac-pack, nơi màn hình phải chịu được áp lực phun cao.

• Khai thác mỏ và địa nhiệt: Được sử dụng để khử nước và bơm phun nơi tính toàn vẹn của cấu trúc bị thách thức khi khoan định hướng và chất lỏng ăn mòn hóa học thường bắt buộc phải sử dụng hợp kim 316L hoặc cao hơn.

Danh mục tính năng	Tính năng mô tả	Biện minh kỹ thuật
Tính toàn vẹn về cấu trúc	Ống cơ sở vỏ API 5CT (Q&Thép T)	Đảm bảo độ sụp đổ cao, Nổ, và Độ bền kéo cho giếng sâu/định hướng.
Lọc sơ cấp	Johnson V-Dây (Khe liên tục)	Cung cấp diện tích mở cao và khẩu độ không cần cắm để kiểm soát cát chính xác.
Ống dẫn dòng chảy/Bảo vệ	Ống đế đục lỗ	Đóng vai trò là đường dẫn dòng chảy chính và bảo vệ vỏ V-Wire khỏi hư hỏng dụng cụ bên trong.
Bảo mật kết nối	Kết nối theo luồng API BTC/LTC	Đảm bảo độ kín áp suất và tính toàn vẹn của khớp cơ học dưới tải trọng kéo cực lớn.
Chống ăn mòn	316Tùy chọn thép không gỉ L	Hàm lượng molypden đánh bại sự ăn mòn rỗ trong nước muối giàu clorua.
Cài đặt dễ dàng	Độ cứng cao	Dễ dàng chạy hơn ở các phần có độ lệch cao hoặc nằm ngang so với màn hình độc lập linh hoạt.

Sự tổng hợp của sức mạnh và độ chính xác

 

Màn hình giếng chữ V hai lớp dựa trên ống 4 inch là một sản phẩm được thiết kế vượt trội về mặt kỹ thuật, trực tiếp giải quyết các hạn chế của kỹ thuật kiểm soát cát thông thường trong các môi trường dưới bề mặt đòi hỏi khắt khe. Thiết kế của nó là một sự tổng hợp có tính toán: lớp vỏ cơ khí của ống cơ sở được chứng nhận API đảm bảo tuổi thọ kết cấu chống lại sự sụp đổ và đứt gãy do kéo, trong khi áo khoác V-Wire đảm bảo dòng chảy liên tục và loại trừ kích thước hạt chính xác. The ability to select from a spectrum of materials, từ Q235 cho các ứng dụng cơ bản lên đến 316L cho nước muối ăn mòn, cho phép tối ưu hóa chi phí-lợi ích một cách chính xác dựa trên các rủi ro về địa chất và hóa học của môi trường giếng cụ thể.

Bằng cách thống nhất sức mạnh cấu trúc với hiệu quả lọc, Màn hình dựa trên đường ống vượt xa quá trình lọc đơn giản; nó là một ống dẫn bọc thép được thiết kế chắc chắn, giao diện đáng tin cậy duy trì tốc độ cao, sản xuất chất lỏng không có cát trong vòng đời nhiều thập kỷ của giếng, đảm bảo an toàn cho giếng và khả năng sinh lời của tài sản tài nguyên.