Uma cabeça de revestimento de 13-5/8 pol. e 5.000 psi aparafusada a um carretel de revestimento de 10.000 psi é uma incompatibilidade que aparece no primeiro teste de pressão, e não no catálogo. É aí que começa a maioria dos problemas de cabeça de poço: em uma face de flange onde peças com diferentes classificações, classes de materiais ou faixas de temperatura foram unidas na suposição de que se encaixariam.
Os sistemas convencionais de cabeça de poço ainda são a resposta certa para a maioria dos poços terrestres, workovers e plataformas de águas rasas. Seu ponto forte é a modularidade. Cada barreira de pressão é um componente separado, classificado de forma independente e substituível de forma independente, de modo que a pilha pode ser especificada etapa por etapa à medida que o poço é perfurado e reparado, uma peça de cada vez.
O custo dessa flexibilidade é altura, peso, maior composição de flange e mais possíveis caminhos de vazamento. O que se segue é como o sistema é construído, como especificá-lo e onde ele ganha ou perde em relação a uma cabeça de poço compacta.
O que conta como um sistema de cabeça de poço convencional
Um sistema de cabeça de poço convencional é uma pilha de componentes separados e aparafusados que contêm pressão – uma cabeça de revestimento, um ou mais carretéis de revestimento, um carretel de cabeça de tubulação e uma árvore de Natal – cada um com sua própria classificação de pressão API 6A, classe de temperatura e classe de material.
O termo separa esta arquitetura de uma cabeça de poço compacta ou monobore, onde as mesmas barreiras são usinadas em menos corpos maiores. Em uma pilha convencional, cada componente é construído em torno da coluna de revestimento ou tubulação que ele suporta e veda, de modo que a montagem se comporta como um sistema: a pressão de trabalho é definida pelo elo mais fraco, não pela parte mais forte.
| Componente | Função na pilha | Especifique por |
|---|---|---|
| Cabeça de revestimento | Aterra e veda o revestimento da superfície e carrega tudo o que está aparafusado acima dele | Tamanho e peso da carcaça, tamanho e classificação do flange superior, saídas |
| Cabide de invólucro | Suspende a próxima coluna de revestimento e sela o anel entre as colunas | Tipo de cunha ou mandril, capacidade de carga, material de vedação |
| Carretel de revestimento | Adiciona uma barreira e uma saída por coluna à medida que o poço se aprofunda | Número de carretéis, furo, layout de saída, aumento de classificação |
| Carretel de cabeça de tubo | Move a pilha desde a perfuração até a conclusão e suporta o suspensor | Completação simples ou dupla, liberação ESP, tomadas |
| Cabide de tubulação | Suspende a tubulação de produção e veda o anel da tubulação até a cabeça | Tipo mandril ou cunha, vedação de elastômero ou metal, variante ESP |
| árvore de natal | Controle de pressão final: válvulas master, wing e swab mais um estrangulador | Disposição da válvula, tipo de afogador, classificação, material de acabamento |
Como a pilha é construída, etapa por etapa
Os sistemas convencionais de cabeça de poço são montados na ordem em que o poço é perfurado, e cada novo carretel deve ter classificação pelo menos tão alta quanto aquele abaixo dele. Qualquer outra ordem cria uma barreira mais fraca do que o poço que deveria controlar.
A cabeça do invólucro e seu suporte
A cabeça do invólucro é a âncora do conjunto: ela pousa na superfície do invólucro, carrega tudo o que está aparafusado acima dele e fornece as primeiras saídas para retorno, monitoramento ou linha de estrangulamento. Um furo de superfície geralmente começa com um corpo de 13-3/8 pol. ou 20 pol. avaliado em 2.000 a 5.000 psi, aumentando até 10.000 psi para programas mais profundos ou de pressão mais alta. O cabide dentro dele desliza sobre o invólucro à medida que é abaixado ou é do tipo mandril feito no barbante; os suportes deslizantes são adequados para cordas que devem ser cortadas e assentadas, enquanto os suportes de mandril proporcionam uma vedação mais controlada onde a integridade da pressão é mais importante do que a velocidade de operação.
Cabeça de revestimento Csg para conjuntos de cabeça de revestimento de poço Entrada do produto da cabeça de revestimento Csg sob os conjuntos de cabeça de revestimento da cabeça do poço; útil para identificação e investigação, enquanto o texto próximo discute ancoragem, ganchos e barreiras de pressão empilhadas. Ver Produto → Carretéis de revestimento e aumento de pressão
Cada carretel aparafusado adiciona uma barreira e uma saída, que é o que permite que a pilha cresça com o poço. Uma sequência de terra pode ir de um cabeçote de revestimento de 13-5/8 pol. e 5.000 psi até um carretel de 11 pol. e 10.000 psi e até um cabeçote de tubulação de 7-1/16 pol. Cada estágio é normalmente testado em 1,5 vezes sua pressão nominal de trabalho antes da próxima seção do furo ser perfurada, e o gráfico de teste pertence ao arquivo do poço junto com os certificados do material.
Convencional vs Compacto: Escolhendo Números Reais
As pilhas convencionais custam menos por componente e podem ser reparadas no local, enquanto as cabeças de poço compactas economizam tempo de equipamento e espaço no convés. Qual deles vencerá depende de quantos poços estão sendo perfurados e da capacidade de elevação disponível.
| Fator | Pilha convencional | Cabeça de poço compacta |
|---|---|---|
| Arquitetura | Corpos separados empilhados e aparafusados, uma barreira por carretel | Menos corpos maiores com barreiras usinadas em |
| Altura e peso | Mais alto e mais pesado, com mais composição de flange | Mais curto e mais leve, com menos conexões |
| Flexibilidade | Componentes can be re-rated, repaired or replaced individually | Configuração fixada na fabricação |
| Perfil de custo | Menor por componente, mais peças para solicitar e rastrear | Maior por corpo, menos interfaces para gerenciar |
| Melhor ajuste | Poços terrestres, workovers, programas de perfuração gradual | Modelos offshore e perfuração em lote |
O caso offshore é onde a lacuna é maior. Em um modelo onde vários poços são perfurados em lote, evitar repetidas montagens de flange economiza horas por poço composto em todo o programa. Essa vantagem só é válida se o guindaste de plataforma, o cronograma de perfuração e o projeto de completação suportarem uma carroceria monobore. Em um único terreno bem servido por uma modesta plataforma de reparo, a capacidade de substituir um carretel geralmente supera o tempo de montagem.
Combinando a pilha com a conclusão
Uma cabeça de poço dimensionada para um produtor de petróleo de coluna única não caberá em um poço ESP ou em uma completação dupla, portanto, o projeto de completação deve ser corrigido antes que a cabeça da tubulação seja encomendada.
Seleção de cabeçote e suporte de tubulação
O carretel da cabeça da tubulação é o ponto de transferência entre a perfuração e a produção: ele suporta o suporte da tubulação, veda o anular da tubulação à cabeça e carrega saídas para monitoramento do anular, elevação de gás ou circulação. Os suportes de mandril são padrão para a maioria das finalizações, com versões de corda dupla e deslizante, onde duas cordas compartilham uma cabeça. Em poços ESP, o adaptador e o suspensor devem estar livres da penetração do cabo e do diâmetro externo da bomba, caso contrário a completação não passará.
Carretel de cabeça de tubulação para conjuntos de completação de poço A página de detalhes do produto identifica o carretel da cabeça da tubulação sob o conjunto da cabeça da tubulação do poço, fornecido pela Jiangsu Zhonglin Oil Equipment; opção de contato disponível. Ver Produto → Temperatura, serviço ácido e classe de material
A classe do material e a classe de temperatura são decisões de engenharia, não burocracia. Um poço que produz 3% em mol de H2S a 120 °C é uma especificação diferente de um poço de gás seco a 60 °C, e os limites de dureza, a escolha do elastômero e a metalurgia em conformidade com a NACE devem ser acordados antes que os corpos sejam usinados. Alterá-los posteriormente significa recortar ou descartar o componente.
Controle de pressão acima da árvore
O controle da pressão não para na árvore de Natal. A válvula de segurança de superfície é mantida aberta por uma alimentação hidráulica ou pneumática e fecha quando essa alimentação é perdida, o que torna o atuador e o painel de controle os verdadeiros determinantes do tempo de fechamento. Os estranguladores absorvem a queda de pressão que, de outra forma, destruiria a tubulação a jusante: um estrangulador positivo onde uma restrição fixa é aceitável, um estrangulador ajustável onde o fluxo deve ser reduzido à medida que a pressão do reservatório cai. O painel vincula a pressão da cabeça do poço à válvula, e suas configurações de piloto, tempo de resposta e controle manual decidem a rapidez com que a pilha fecha. A mecânica desse link é abordada nesta nota em como um painel de controle se comunica com uma válvula de segurança remota .
Painel de controle de desligamento de emergência de poço para válvulas de segurança Painel de controle para desligamento remoto de emergência de válvulas de segurança de poço; API 6A, tamanhos 1-13/16 a 7-1/16 pol. e classificações de 2.000 a 15.000 PSI. Ver Produto → Lista de verificação de especificações antes de fazer o pedido
A maioria das disputas sobre fontes remonta a detalhes que nunca foram incluídos na investigação. Confirme todos os itens a seguir antes que o pedido de compra seja enviado.
- Classificação de pressão em todas as interfaces, não apenas no flange superior.
- Tamanhos de revestimento e tubulação, pesos e tipos de rosca para cada suspensor.
- Classe de temperatura e classe de material para cada corpo, de acordo com os fluidos produzidos.
- Nível de especificação de produto (PSL) API 6A e requisito de desempenho (PR1 ou PR2).
- Configuração de saída: cravejada ou flangeada, tamanho, classificação e compatibilidade da válvula.
- Requisitos de teste e documentação: testes de carcaça e sede, certificados de materiais, rastreabilidade.
- Peças sobressalentes: kits de vedação, gaxetas de suporte, kits de reparo e ferramentas necessárias para trocá-los.
- Prazo de entrega, embalagem e pontos de içamento, especialmente para cabeçotes de revestimento de grande diâmetro.
A certificação do fornecedor é o filtro de triagem mais rápido. Um Monograma API 6A e certificação ISO mostram que o sistema de qualidade do fabricante abrange projeto, fabricação e testes, mas não substituem a revisão das especificações acima, porque um fornecedor certificado ainda pode construir exatamente a cabeça de poço errada.
Instalação, teste e manutenção
As falhas de campo em cabeças de poço convencionais geralmente são problemas de instalação ou manutenção, e não defeitos de fabricação. Uma sequência consistente evita a maioria deles.
- Verifique as faces do flange, as juntas de anel e os pinos em relação ao desenho antes da montagem.
- Aperte os pinos em um padrão cruzado controlado de acordo com os números do fabricante e não com uma estimativa da tripulação da plataforma.
- Teste de pressão etapa por etapa, realize o teste e registre o gráfico.
- Confirme se o suspensor está assentado e se a vedação está energizada antes de perfurar a próxima sapata.
- Substitua as vedações de elastômero no intervalo recomendado, com o kit de reparo já disponível no local.
- Verifique novamente as configurações do painel de controle após qualquer workover que alterou a pressão da cabeça do poço.
Os intervalos de inspeção normalmente vêm da política de integridade do poço do operador, e não da própria cabeça do poço, e qualquer intervalo só será confiável se os kits de vedação e as ferramentas de recuperação estiverem no local quando for devido.
Perguntas frequentes
Uma cabeça de poço convencional ainda é competitiva em relação a uma cabeça de poço compacta?
Sim, em terra e em programas de trabalho intenso. O design compacto vence em modelos offshore e perfuração em lote, onde o espaço do convés e o tempo da sonda dominam; a pilha convencional vence sempre que um único componente precisa ser substituído sem puxar todo o conjunto.
Como escolho a classificação de pressão para cada carretel de revestimento?
Combine-a com a pressão superficial máxima prevista da próxima seção do furo e nunca deixe-a cair abaixo da classificação do componente abaixo. As etapas de classificação são geralmente 2.000, 3.000, 5.000, 10.000 e 15.000 psi.
Devo usar um suporte tipo deslizamento ou um suporte de mandril?
Use o tipo slip quando o invólucro precisar ser cortado e pousado ou quando o tempo de execução for mais importante; use o tipo mandril quando a integridade da vedação e o controle de carga forem a prioridade. Ambos cabem na mesma cabeça ou carretel, portanto a escolha pode ser feita por corda.
Que documentação deve ser enviada com uma cabeça de poço?
No mínimo: certificados de materiais, monograma API 6A e registros de rastreabilidade, tabelas de testes hidrostáticos e de gás, desenhos de montagem, tabelas de torque e uma lista de kits de vedação com números de peças.
Os sistemas convencionais de cabeça de poço ganham seu lugar por serem chatos da maneira certa. Cada barreira é visível, avaliada individualmente e substituível individualmente, e a montagem pode mudar conforme o poço muda. Especifique as classificações interface por interface, combine os suportes com a conclusão e mantenha os gráficos de teste e selos sobressalentes onde a equipe possa encontrá-los - é isso que transforma uma pilha de flanges em uma cabeça de poço confiável.
