Ogni sistema di testa pozzo di superficie dipende dalla bobina di involucro per eseguire tre compiti contemporaneamente: sospendere il peso della stringa di involucro, sigillare lo spazio anulare tra le successive stringhe di involucro e fornire una piattaforma strutturale per dispositivi di prevenzione dello scoppio durante la perforazione. La testata dell'involucro costituisce il primo punto di sospensione in superficie; ciascuna bobina dell'involucro impilata sopra supporta la corda successiva e aggiunge un'interfaccia di tenuta per il suo anello. Una bobina che non riesce a mantenere la pressione o il carico sui pendini trasforma la testa pozzo stessa nel punto più debole dell’involucro di produzione. Poiché gli operatori si standardizzano su componenti nominali da 10.000- e 15.000-psi per sviluppi ad alta pressione e alta temperatura, la progettazione della bobina dell'involucro è diventata un obiettivo centrale dell'ingegneria della testa pozzo.
Configurazione della bobina dell'involucro e geometria del foro
Il corpo della bobina è un anello forgiato con un foro dritto che accoglie il gancio dell'involucro e una spalla di atterraggio a 45 gradi che trasmette il peso della corda nel corpo della testa pozzo. La spalla angolata evita il carico sugli spigoli vivi tipico dei profili quadrati e protegge le aree di tenuta da eventuali danni mentre gli utensili attraversano la testa pozzo. I fori sono di dimensioni comprese tra 7-1/16 pollici e 21-1/4 pollici, con connessioni flangiate di 11 pollici, 13-5/8 pollici e 16-3/4 pollici per adattarsi al gruppo di foratura sopra. In una tipica sequenza di perforazione, le bobine si impilano progressivamente man mano che il programma di rivestimento passa da un tubo di superficie da 20 pollici a stringhe intermedie da 13-3/8 pollici e 9-5/8 pollici.
Le configurazioni a borchie singole-e a borchie doppie-supportano teste pozzo ad anello singolo- e doppio-.
I tubi-di linea, gli scarichi borchiati e flangiati-estesi forniscono l'accesso anulare per il monitoraggio e la circolazione.
Selezione dei materiali e valori di pressione
Le bobine dell'involucro sono comunemente lavorate in acciaio bassolegato AISI 4130-in forma forgiata integrale, conferendo resistenza allo spessore-senza giunzioni di saldatura nel limite di pressione. La specifica API 6A definisce le classi di pressione da 2.000 psi fino a 15.000 psi di pressione di esercizio, con classi standard di 2.000, 3.000, 5.000, 10.000 e 15.000 psi e lo stesso componente è regolato anche dalla norma ISO 10423. Le classi di materiali da AA a FF coprono il servizio dolce, leggermente corrosivo e acido, mentre le classi di temperatura Servizio da L a U da meno 60 gradi Fahrenheit a 250 gradi Fahrenheit, con classi aggiuntive per applicazioni a temperature elevate-. I livelli di specifica da PSL 1 a PSL 3G definiscono l'entità della verifica della progettazione e del controllo di qualità applicati durante la produzione.
Sigillatura della bobina dell'involucro e interfaccia del gancio
L'integrità della pressione sulla faccia della bobina si basa sulle guarnizioni ad anello metallico - tipo R- per classi di pressione inferiori e tipo BX- per servizio ad alta-pressione - compresse tra le flange della bobina. Le scanalature della guarnizione dell'anello sono lavorate con tolleranze strette e verificate con calibri conici, poiché una scanalatura danneggiata può compromettere anche una guarnizione correttamente selezionata. Il gancio dell'involucro atterra sulla spalla con un pacco elastomerico-attivato dal peso della corda dell'involucro stessa e le viti di bloccaggio fissano il gancio dopo l'atterraggio. È possibile lavorare un profilo della valvola di pressione posteriore-sotto la sede del gancio, consentendo di fissare il pozzo prima che il gruppo di prevenzione dello scoppio venga rimosso durante il completamento. Le uscite laterali sono dotate di filettature VR in modo che sia possibile collegare valvole a saracinesca per il monitoraggio anulare durante la perforazione e la produzione.
Applicazione in HPHT e Sour Service
Per i pozzi che producono idrogeno solforato, i materiali delle bobine e le guarnizioni sono conformi ai requisiti NACE MR0175/ISO 15156, con le classi di materiali EE e FF utilizzate per i flussi contenenti H2S-. I completamenti Frac impongono ulteriori requisiti alle bobine dell'involucro perché le pressioni di trattamento possono avvicinarsi alla pressione di esercizio nominale della testa pozzo. Le pressioni di trattamento per le moderne campagne di fratturazione si avvicinano abitualmente a 10.000 psi o più, quindi la bobina e le sue uscite devono essere progettate tenendo presente il programma di fratturazione fin dall'inizio.
Le configurazioni a doppio-completamento richiedono bobine con più orientamenti di uscita per accedere a entrambi gli anelli.
Gli scarichi flangiati-estesi forniscono la rigidità strutturale necessaria per alberi di fratturazione-di grandi dimensioni.
Dalla spalla del gancio a 45-gradi alla guarnizione della flangia in metallo-a-metallo, ogni scelta progettuale in una bobina dell'involucro ha un unico obiettivo: mantenere intatto il limite di pressione del pozzo dalla perforazione fino all'abbandono. Con i programmi di rivestimento sempre più pesanti e le pressioni di trattamento in aumento, il margine ingegneristico integrato in questi componenti non è mai stato così importante. Per ulteriori informazioni, contatta China Vigor al numero info@vigorpetroleum.com o chiama il numero +0086 29 81161513.
