コンパクトな坑口システム: 油田向けの設計、利点、および選択ガイド

コンパクトな坑口システムは、ケーシング ヘッド、ケーシング スプール、チューブ ヘッド、およびツリー アダプターを従来の坑口よりも短く軽量なスタックに統合したモジュール式坑口アセンブリです。その結果、リグ時間が短縮され、BOP ハンドリングのリスクが軽減され、プラットフォームまたはパッド上の設置面積が小さくなります。コンパクトな坑口システムは単一の製品ではありません。これらは、スリップロック コネクタ、フランジ間の高さの低減、穴あけおよび完成作業のための破片耐性のあるプロファイルを好む設計哲学です。

コンパクトな坑口システムとは何ですか?

コンパクトな坑口システムは、スタック全体の高さが低い、フランジ接続が少ない、標準リグ機器を使用して迅速に設置できるという 3 つの実用的な特徴によって定義されます。

従来の坑井では、ケーシング ヘッド、ケーシング スプール、およびチューブ ヘッドが別個の重いフランジ付き本体です。各接続により、高さ、重量が増加し、潜在的な漏れ経路が増加します。コンパクトなシステムは、統合されたスプール、スリップロックまたはクイックコネクタプロファイル、および事前に組み立てられたシール配置を使用することにより、そのスタックを削減します。多くの場合、ケーシング ハンガーは、複数のアダプター フランジを経由するのではなく、ケーシング ヘッドまたは単一のスプールに直接着地します。

破片耐性も一般的な設計目標です。掘削中に、切り粉、錆、乾燥した泥がボウル領域に落ちる可能性があります。コンパクトな坑口では、デブリ耐性のあるハンガー プロファイルまたは保護摩耗ブッシュを使用することができるため、完成段階までシール表面がきれいな状態に保たれます。これは、ケーシングストリングの間に坑口が何週間も開いたままになっている場合に重要です。

オペレーターがコンパクトな坑口システムを選択する理由

コンパクトな坑口システムを選択する主な理由は経済的です。これにより、掘削リグが坑井上に留まらなければならない時間が短縮され、孔セクション間で必要とされる重い BOP 処理の量が減ります。

従来の坑口では、BOP をあるケーシング スプールから次のケーシング スプールに移動するには、BOP を持ち上げ、アダプターを取り付け、新しい接続の圧力テストを行う必要がある場合があります。コンパクトなシステムにより、内部ハンガーとスプールコンポーネントがボアを通して交換されている間、BOP を着陸させたままにすることができます。これにより、リグ時間が節約され、物体の落下やシール面の損傷のリスクが軽減されます。

その他の利点は次のとおりです。

• デッキまたはパッドの設置面積が小さいため、オフショアプラットフォームやマルチウェルパッドでは重要です。
• スタック重量が軽減され、導体または表面ケーシングへの構造的負荷が軽減されます。
• フランジ付きジョイントが少ないため、漏れ経路が減り、トルク仕事が少なくなります。
• 穴あけから完了までのニップルダウンおよびニップルアップ操作が高速化されます。
• 内部プロファイルが貫通孔アクセス用に設計されている場合、コイル状チューブ、ワイヤーライン、およびスナッビング操作との互換性が向上します。

コンパクトな坑口スタックのコアコンポーネント

コンパクトな坑口スタックは、他の坑口と同じ 4 つの機能を実行します。つまり、ケーシング ストリングをサポートし、各環状部を密閉し、チューブ ハンガーの着地点を提供し、クリスマス ツリーまたはフラク装置に接続します。

ケーシングヘッドとケーシングハンガー

ケーシングヘッドはスタックの基礎です。これは、表面のケーシングストリングに溶接またはねじ込まれ、最初の圧力保持ボウルを提供します。コンパクトな設計では、ケーシングヘッドが短くなり、別個のスプールなしでスリップタイプまたはマンドレルケーシングハンガーを受け入れることができます。ケーシング ハンガーはケーシング ストリングの重量をヘッドに伝達し、ケーシング ストリング間の環状部を密閉します。

コンパクトな坑口スタック用の CSG ケーシングヘッド 坑口の基礎を形成し、高さを抑えた配置でスリップタイプまたはマンドレルケーシングハンガーを受け入れるコンパクトなケーシングヘッドオプション。 製品を見る→

ケーシングヘッドを選択するときは、ケーシングのサイズ、圧力定格、およびハンガーのタイプを確認してください。たとえば、CSG スタイルのケーシング ヘッドは、大きなフランジ付きスプールよりもコンパクトなスリップオン構成が好まれる場合によく使用されます。

ケーシングヘッドのスプールと出口の接続

ケーシングヘッドスプールには、環状アクセス、キルライン、またはチョークマニホールド用の出口が追加されます。コンパクトなシステムでは、このスプールはケーシングヘッド本体と組み合わされるか、クランプ式接続を使用して短くされることがよくあります。出口のサイズとフランジの定格は、リグのチョークおよびキルマニホールドと一致する必要があるため、これは、間違ったインターフェイスによって作業が停止する可能性がある調達ポイントです。

チューブヘッドスプールとチューブハンガー

チューブ ヘッド スプールはケーシング ヘッド スプールの上に位置し、チューブ ハンガーをサポートします。チューブ ハンガーは製造チューブを吊り下げ、チューブとケーシングの環状部を密閉します。コンパクトバージョンでは、ハンガーランディングプロファイルを組み合わせた単一のスプールを使用することができ、これにより坑口上のフランジ接続の数が減ります。

坑口アセンブリ用のチューブヘッドスプール チューブハンガーをサポートし、チューブとケーシングの環状部をシールする坑口コンポーネント。コンパクトバージョンではケーシングヘッド上のフランジ接続が減少します。 製品を見る→

電気水中ポンプまたはデュアルチューブストリングを備えた井戸の場合、チューブヘッドスプールとハンガーは正しい貫通部とバイパスポートを備えて注文する必要があります。これらのオプションは通常、製造後は交換できません。

Frac 坑口とツリーアダプター

坑井が水圧破砕用に準備されている場合、コンパクトな坑口の上にフラク坑口アセンブリまたはヤギの頭を取り付けることができます。これらのコンポーネントは、高いポンプ速度、研磨性プロパント、および急速な圧力サイクルに対応する必要があります。専用のフラク井坑口は標準的なクリスマスツリーとは異なります。流路にはより大きなボアと耐摩耗性の素材が使用されています。

水圧破砕作業用の Frac 坑口アセンブリ 破砕サービス用の高圧坑口アセンブリ、研磨性プロパントの処理、生産ツリーの設置前の急速な圧力サイクル。 製品を見る→

フラクチャ後、frac スタックが削除され、プロダクション ツリーがインストールされます。ツリー アダプターまたはチューブ ヘッド アダプターはツリーの下部接続と一致する必要があるため、出荷前に API フランジのサイズ、タイプ、リング溝を確認することが重要です。

選択基準: 圧力、サイズ、インターフェース

圧力定格、ケーシングとチューブのサイズ、出口構成、生成される流体の材料クラスの 4 つの変数を適合させて、コンパクトな坑口システムを選択します。

以下の表は、コストとスケジュールを最も左右する点について、従来型の坑口とコンパクトな坑口を比較しています。

通常、圧力定格の範囲は 2,000 psi ～ 15,000 psi 以上で、用途に応じて API 6A または API 6A/17D 要件が適用されます。 H2S サービスの温度クラス、材料クラス、および NACE 準拠は、想定ではなくデータシートに記載される必要があります。圧力に関しては正しく評価されているが、サワーサービスに関しては間違っているコンパクトな坑口は、検査に合格しなかったり、運用上の危険を引き起こしたりする可能性があります。

インターフェース制御も同様に重要です。ケーシング ヘッドの出口、チューブ ヘッド アダプター、およびツリー接続はすべてリグの既存の機器と一致する必要があります。坑口がパッドのバッチ注文の一部である場合は、各坑井ごとに 1 つのインターフェース図面を保持し、各リグの BOP スタックに対してそれを検証します。

設置と現場での取り付け

コンパクトな坑口システムは、リグ作業員が着陸順序とシールテスト手順を理解している場合にのみ、より速く設置されます。

ケーシングを作動させる前に、ボウルとシール部分にゴミがないか点検してください。磨耗ブッシュは、穴あけ作業の継続中にボウルを保護する必要があります。ケーシングハンガーが着地したら、ケーシングハンガーが固定されていること、およびシールが指定されたトルクまたは圧力で作動していることを確認します。視覚的な表示だけに頼らないでください。次のスプールを挟み込む前に、メーカーのランディングツールを使用してアニュラスの圧力テストを行ってください。

リアルタイムの坑口モニタリングは、掘削中および完成中にスタックが安定していることを確認するのに役立ちます。 リアルタイムの坑口監視 システムは坑口の圧力、温度、振動を追跡し、シールが漏れ始めたりハンガーが動いたりした場合にリグの乗組員に早期警告を与えます。このデータは、スタックのフランジ接続が少なく、内部クリアランスが狭いコンパクトなシステムで特に役立ちます。

完成中は、ボアを清潔に保ち、ツリーを取り外すときに正しい背圧バルブを使用してください。背圧バルブはチューブハンガー内に一時的なバリアを提供するため、ウェルを壊すことなく安全に保つことができます。回収ツールとテストプラグはハンガーのプロファイルと一致する必要があります。異なる坑口設計のツールを混合することは、時間のロスの一般的な原因です。

一般的な調達リスクとその回避方法

最も高価なコンパクト坑口は、リグ、ケーシング プログラム、または完成設計に適合しないものです。

• 「コンパクト」とは交換可能であることを意味すると仮定します。 さまざまなメーカーのコンパクトな坑口は、さまざまなハンガー プロファイル、シール システム、およびランニング ツールを使用しています。あるデザインのハンガーが別のデザインに採用されることはありません。
• 圧力定格のみで注文してください。 2 つの坑口はどちらも 10,000 psi まで定格できますが、温度クラス、材料クラス、または H2S 制限が異なります。
• BOP インターフェイスを無視します。 BOP アダプター、掘削スプール、および坑口出口はリグのスタックと一致する必要があります。スタッド接続またはフランジ接続、リングガスケット、およびスタッドのサイズを確認します。
• 予備のシールやランニングツールを忘れる。 コンパクトなシステムでは、多くの場合、独自のエラストマーまたは金属シールが使用されます。取り付け中にシールが損傷した場合は、スペアを現場に用意する必要があります。
• 工場での受け入れテスト記録はありません。 機器が工場から出荷される前に、圧力テストチャート、材料証明書、API モノグラム文書を要求してください。

よくある質問

コンパクト坑口と従来の坑口の違いは何ですか?

コンパクトな坑口では、フランジ接続が少なく、より短く統合されたスタックが使用されます。従来の坑口では、別個の重いスプールとアダプターが使用されます。コンパクトな設計によりリグ時間が節約され、BOP の取り扱いが軽減されますが、適切な実行ツールとハンガー プロファイルが必要です。

コンパクトな坑口を水圧破砕に使用できますか?

はい、ただし坑口は frac サービス用に評価されている必要があります。多くの場合、専用のフラク井坑口アセンブリまたはヤギヘッドがフラク操作用のチューブヘッドの上に設置され、生産ツリーが設置される前に取り外されます。標準的な坑口コンポーネントは、フラクレート流路がなければ、高いポンプ速度や研磨性のプロパントに耐えられない場合があります。

コンパクトな坑口の圧力定格はどのように選択すればよいですか?

予想される最大表面圧力から始めて、必要な安全マージンと規制要件を追加します。圧力定格は、掘削、完成、生産中に坑口が受ける最高圧力をカバーする必要があります。 HPHT 井戸の場合、温度ディレーティングにより許容作動圧力が低下する可能性があります。

コンパクトな坑口の注文には何を含める必要がありますか?

通常、完全な注文には、ケーシング ヘッド、ケーシング ハンガー、ケーシング ヘッド スプール、チューブ ヘッド スプール、チューブ ハンガー、ツリー アダプターまたは Frac アダプター、シール キット、ランニング ツール、およびテスト プラグが含まれます。 API 仕様レベル、材質クラス、温度クラス、コンセント接続をデータシートに指定します。

コンパクトな坑口システムは、早期の計画に貢献します。スタックをケーシング プログラム、リグの BOP、および完成方法に適合させると、より短く軽量なアセンブリが、より迅速なニップルアップ、より安全な BOP 取り扱い、およびより少ない漏れ経路を通じて利益をもたらします。ハンガー プロファイル、シール システム、実行ツールを同じサプライ チェーンからの適合するセットとして扱い、機器がヤードを離れる前にすべてのインターフェイスを検証します。