Öljyn ja kaasun poraus on monimutkainen teollinen prosessi, joka perustuu laajaan valikoimaan erikoislaitteita aina pinta-alustasta hiilivetyjä poistaviin poraustyökaluihin. Kunkin komponentin toimintojen ymmärtäminen on välttämätöntä öljy- ja porausinsinööreille. Tämä artikkeli tarjoaa kattavan yleiskatsauksen porauslaitteista, tärkeimmistä porauslaitteista, tavallisista poraustyökaluista ja maalla ja offshore-porauslaitteiden erilaisista luokitteluista.
Mitä on poraus?
Kairaus on prosessi, jossa maan pintaan luodaan porausreikä, jolla päästään käsiksi maanalaisiin öljy- tai maakaasuvarastoon. Tämä saavutetaan käyttämällä erityistä rakennetta, jota kutsutaan porauslaitteistoksi, joka pyörittää poranterää tunkeutuakseen kivi- ja maakerroksiin. Terä on yhdistetty porakoneeseen pitkällä metalliputkella, joka tunnetaan nimellä drill pipe, joka myös kierrättää porausnestettä kuljettaakseen kiven palaset takaisin pintaan.
Mikä on öljynporauslaite?
Öljynporauslautanen on suuri rakennelma, joka on varustettu öljyn ja kaasun talteenottoon ja käsittelyyn syvältä maanpinnan alta ja joka sijaitsee usein valtamerissä tai suurissa vesistöissä (offshore-porauslautat). Se koostuu pilareille tai kellukkeille rakennetusta alustasta, asuntovarusteista ja henkilökunnasta. Korkeassa tornissa, jota kutsutaan nosturiksi, on porauslaitteet, ja pitkä metalliputki (poranauha) työnnetään maahan hiilivetyjen poistamiseksi maanalaisista säiliöistä.
Tärkeimmät järjestelmät porauslaitteissa
Porauslaitteen keskeisten järjestelmien ymmärtäminen on olennaista sen yleisen toiminnan ymmärtämiseksi.
- Nostojärjestelmä ja vetojärjestelmät:Vastaa poranauhan ja muiden työkalujen nostamisesta ja laskemisesta porausreikään. Vetokoneisto koostuu suuresta kelasta, jossa on poraussiima, sekä sarjasta jarruja nopeuden ja liikkeen ohjaamiseksi.
- Pyörivä järjestelmä:Tarjoaa kiertoliikkeen poranauhalle ja poranterälle reiän pohjassa. Tämä järjestelmä sisältää tyypillisesti pyörivän pöydän tai yläkäytön, joka tuottaa tarvittavan vääntömomentin, sekä kelly- tai yläkäyttöjärjestelmän pyörimisen siirtämiseksi laitteistosta porakoneistoon.
- Kiertojärjestelmä:Välttämätön porausnesteen (muta) pumppaamiseen alas porauslangasta ja takaisin pintaan. Se sisältää mutapumput, jotka siirtävät nestettä mutakuopista porakoneistoon, ja mutasäiliöt, jotka varastoivat ja käsittelevät nesteen ennen kuin se pumpataan porausreikään. Erilaiset venttiilit ja jakoputket ohjaavat nesteen virtausta.
- Virtajärjestelmä:Tarjoaa tarvittavan energian kaikkien laitteiston osien käyttämiseen. Se sisältää tyypillisesti dieselmoottoreita tai sähkömoottoreita, jotka käyttävät vetovoimaa, mutapumppuja ja muita laitteita. Generaattorit toimittavat sähköä valaistukseen, lämmitykseen ja muihin laitteiston sähköjärjestelmiin.
- Turva- ja kaivonhallintajärjestelmä (poiston esto):Estää hallitsemattomia öljyn tai kaasun vuotoja kaivosta. Tämä järjestelmä sisältää puhalluksenestolaitteet (BOP)-suurit venttiilit, jotka on asennettu kaivon päähän sulkemaan kaivon potkun tai puhalluksen sattuessa-sekä hälytyksiä, antureita ja hätäpysäytyslaitteita.
Yleiset poraustyökalut ja komponentit
Seuraavassa on luettelo kaivotoiminnassa käytetyistä yleisistä poraus- ja tuotantotyökaluista, joista jokainen palvelee tiettyä tehtävää:
| Työkalu/komponentti | Toiminto |
|---|---|
| Suitset | Tukee ja jakaa kiillotetun tangon painon vähentäen pintalaitteiden rasitusta. |
| Kiillotettu tangon puristin | Kiinnittää kiillotetun tangon liikkumisen estämiseksi käytön aikana. |
| Ohjaintanko | Pitää kiillotetun tangon ja imutangon kohdakkain tasaisen ja tehokkaan toiminnan takaamiseksi. |
| Kiillotettu sauva | Pitkä, sileä sauva, joka yhdistää pintapumppuyksikön porausreikäpumppuun ja siirtää voimaa. |
| Täytelaatikko | Tiivistää kiillotettua tankoa vasten estääkseen kaivon nesteiden vuotamisen pintaan. |
| Ylipaineventtiili | Vapauttaa ylipaineen tiivistepesästä ja estää laitteen vaurioitumisen. |
| Virtauslinja | Putki, joka kuljettaa tuotettuja nesteitä kaivon päästä tuotantotiloihin. |
| Putken pää | Kotelon pään yläpuolelle asennettu komponentti, joka tarjoaa suojakotelon letkua varten ja tiivistää letkun -kotelon renkaan. |
| Kotelon pää | Asennetaan kaivon kotelon päälle, kiinnittää ja tiivistää kotelon porausreikään. |
| Kiillotettu tangon kytkin | Yhdistää kiillotetun tangon imutangon nauhaan ja välittää pintavoiman porausreiän pumppuun. |
| Pintaputki | Pintaan asennettu putken osa, joka tarjoaa rakenteellista tukea kaivonpään laitteille. |
| Putkinauha | Putkinauha, jota käytetään kuljettamaan öljyä säiliöstä pintaan. |
| Sucker Rod | Pitkä, kierretanko, joka välittää pumppausliikkeen pinnasta pohjareikäpumppuun. |
| Letkut | Yhdistetyt putket, jotka kuljettavat nestettä pohjareikäpumpusta pintaan. |
| Tynnyrin kytkentä | Liitin, jota käytetään yhdistämään kaksi letku- tai imutanko-osaa. |
| Imuvarren kytkin | Liitin, jota käytetään kahden imutangon osan yhdistämiseen. |
| Travelling Valve | Pumpun tynnyrin sisällä oleva venttiili, joka liikkuu ylös ja alas sallien nesteen pääsyn sisään nousevan liikkeen aikana ja poistumisen alasliikkeen aikana. |
| Pumpun piippu | Pumpun sylinterimäinen osa, jossa mäntä liikkuu ylös ja alas muodostaen imua ja nostaen nestettä. |
| Metallinen mäntä | Kiinteä sauva, joka liikkuu ylös ja alas pumpun tynnyrin sisällä luoden imua ja nostaen nestettä pintaan. |
| Pysyvä venttiili | Sijaitsee pumpun säiliön pohjassa, jolloin neste pääsee pumppuun ylösliikkeen aikana. |
| Istuinnippa | Putkisarjaan asennettu komponentti, joka tarjoaa tukiistukan seisovalle venttiilille. |
| Rei'itetty nänni | Putkimainen rakenne, jossa on porattuja reikiä, jotka päästävät nestettä sisään ympäröivästä muodostelmasta lankaan. |
| Kaasun ankkuri | Erottaa kaasun nesteestä letkussa, estää kaasun lukkiutumisen ja parantaa pumpun tehokkuutta. |
| Mudan ankkuri | Erottaa mudan tai kiinteät aineet nesteestä letkusarjassa ja estää putken tukkeutumisen ja pumpun vaurioitumisen. |
| Bull Plug | Kierretulppa, jota käytetään tiivistämään letkun tai vaippanauhan pää. |
Viisi päätyyppiä offshore-porauslautat
Offshore-porausalustat on suunniteltu erilaisiin veden syvyyksiin ja ympäristöihin.
- Sisävesiproomu (matala vesi)Toimii erittäin matalassa vedessä, tyypillisesti alle 20 jalkaa. Proomun runko asettuu paikalleen hinauksen jälkeen merenpohjaan ja muodostaa vakaan porausalustan.
- Upotettava laiteKäytetään 50–70 metrin syvyydessä, missä proomut eivät voi toimia. Pilarit tai pilarit upotetaan ja painolastoidaan tietylle korkeudelle, ja yläpuolella oleva porauslaite käyttää upotettua porausyksikköä.
- Jack up Rig{0}}Liikkuva alusta, joka voidaan hinata tiettyyn paikkaan ja sitten nostaa jalat merenpohjaan nostaakseen alustan veden yläpuolelle. Soveltuu matalille vesille aina noin 400 metrin syvyyteen asti. Muunnelmia ovat uloke- ja avaimen{3}}aukot.
- Laturi (kiinteät rakenteet) Kiinteä alusta:Valmistettu teräksestä tai sementistä, suunniteltu pysyväksi rakenteeksi ankkuroituna merenpohjaan. Voi majoittaa suuria tiloja ja henkilökuntaa, jotka tukevat suuntaporausta jopa viiden mailin asti. Soveltuu jopa 1700 metrin syvyyteen.Yhteensopiva torni:Korkea, kapea teräs/betonirakenne, joka taipuu aaltojen ja tuulen mukana, sopii 1500-4900 jalan syvyyteen.
- Kelluvat lautat (kelluvat alukset)
- Puoli{0}}upotettavat:Kansi kelluu vesiviivan yläpuolella, kun taas suuri osa massasta on upotettuna vakauden vuoksi. Soveltuu jopa 12 000 metrin syvyyteen. Sisältää Sea Star- ja Spar-alustaversiot.
- Porauslaiva:Porauslaitteet asennetaan suoraan laivan kannelle ja kaivo porataan "kuualtaan" (rungon keskiaukko) läpi. Säilyttää asennon käyttämällä dynaamista paikannusta.
Poralaitteiden luokitus käyttötyypin, ympäristön ja tekniikan mukaan
Asematyypin mukaan:
| Tyyppi | Tyypillinen malli | Ominaisuudet | Sovellus |
|---|---|---|---|
| Mekaaninen käyttö | ZJ20 | Diesel mekaaninen voimansiirto, yksinkertainen rakenne, vähän huoltoa | Matalat tai keskisyvät{0}}kaivot, perinteiset maapellot |
| Sähkökäyttö | ZJ70D | AC-DC-AC-taajuusmuuttaja, korkea automaatio, alhainen energiankulutus | Syvät/ultra{0}}syvät kaivot, monimutkaiset muodostelmat, epätavalliset luonnonvarat |
| Hydraulinen veto | NOV Hydraulilaite | Täysi hydraulijärjestelmä, kompakti, mobiili | Kaupunki- tai ekologisesti herkät alueet, joilla on tilaa |
Käyttöympäristön mukaan:
| Tyyppi | Malliesimerkki | Keskeinen ominaisuus | Sovellus |
|---|---|---|---|
| Sisämaa (erittäin{0}}syvä) | ZJ120/9000 | Max koukkukuorma 9 000 kN, poraussyvyys 12 000 m | Tarimin allas, Sichuan-Chongqingin erittäin-syvät säiliöt |
| arktinen (polaarinen) | HZJ40L | Alhaista-lämpötilaa kestävä -50 asteen jäätymisenestoinen hydrauliikka | Siperia, napapiirin alueet |
| Offshore (Jack{0}}up) | HYSY981 | Veden syvyys 3 000 m, poraussyvyys 10 000 m | Etelä-Kiinan meri, Itä-Kiinan meren syvänmeren kentät |
| Offshore (puoli{0}}sukellus) | Transocean Deepwater Horizon | Kaksoiskoppi, vahva aallonvastus | Ultra{0}}syvän veden operaatiot |
Teknologiatason mukaan:
| Tyyppi | Malliesimerkki | Tekniikan kohokohdat | Sovellus |
|---|---|---|---|
| Perinteinen | Daqing 130 | Mekaaninen käyttö, korkea käsikäyttö | Matala-öljykentät (vaihtuvat vähitellen) |
| Automatisoitu | Schlumberger PRIME™ Rig | Integroitu automaattinen{0}}porakone, reaaliaikainen valvonta, 30 % tehokkuuden lisäys | Vaakasuuntaiset kaivot, moni-sivukaivot, erittäin{1}}tarkkuustyöt |
| Älykäs | NOV Cyberbase® | AI-optimoidut porausparametrit, kaukosäädin, vian ennustaminen | Digitaaliset öljykentät, miehittämättömät alustat |
Erikoiskäyttölaitteet:
| Tyyppi | Malliesimerkki | Ominaisuudet | Sovellus |
|---|---|---|---|
| Kierretty letkulaite | Halliburton CTU 1500 | Jatkuva letku, ei putken vaihtoa | Kaivotyöskentely, ohut{0}}reikien poraus, murtuminen |
| Modulaarinen laite | National Oilwell Varco FastRig® | Modulaarinen rakenne, 20 % alhaisemmat kustannukset, nopea kuljetus | Syrjäiset alueet, nopeat{0}}vastausprojektit |
Tärkeimmät porauslaitteiden valintatekijät
Porakonetta valitessaan käyttäjät ottavat huomioon:
- Geologiset olosuhteet:Kova rock vaatii korkean vääntömomentin{0}}; syvävesi vaatii korkean -painekorroosion-kestäviä malleja.
- Toiminnalliset tavoitteet:Malminetsintäkaivot suosivat joustavuutta; tuotantokaivot tarvitsevat pitkän{0}}vakauden.
- Ympäristövaatimukset:Ekologisesti herkät alueet asettavat etusijalle matala{0}}meluiset, nolla-päästöt sähkölaitteet.
Porauslautamallien monimuotoisuus heijastaa öljyn ja kaasun etsinnässä ja kehityksessä monenlaisia teknisiä vaatimuksia ja toimintaskenaarioita. Perinteisistä mekaanisista laitteista älykkäisiin tekoälyohjattuihin järjestelmiin -teknologinen kehitys parantaa edelleen porauksen tehokkuutta ja turvallisuutta. Oikea valinta -geologiset olosuhteet, toimintaympäristö ja taloudelliset tekijät huomioon ottaen-on välttämätöntä resurssien kehittämisen tuoton maksimoimiseksi. Jos haluat lisätietoja, ota rohkeasti yhteyttä Vigor-tiimiin saadaksesi tarkempia tuotetietoja.
