رأس frac

أنواع رؤوس الكسر

يُستخدم رأس الكسْر، أو رأس بطانة كسْر البئر، للتحكم في تدفق السوائل أثناء الكسْر الهيدروليكي. هناك عدة أنواع من رؤوس الكسْر، ولكل منها خصائص واستخدامات محددة.

• رؤوس كسْر الأرضية: تُوضع رؤوس البئر بشكل عام على أرضية الحفر. يمكن للمشغلين من خلال وضع الصمامات ومكونات التحكم الأخرى بالقرب من أرضية المنصة تحسين إدارة وصيانة المعدات أثناء عمليات الحفر. وتتميز رؤوس كسْر الأرضية بسهولة الوصول إلى الخصائص لإدارة الصمامات بفعالية، وهي مصممة بشكل أساسي للعمليات البرية، وصغيرة الحجم وخفيفة الوزن لسهولة التعامل معها على أرضية الحفر، وصمامات واتصالات موحدة للتوافق مع أنظمة متنوعة، وميزات أمان لتقليل مخاطر الحوادث وحماية الأفراد.
• رؤوس كسْر شجرة عيد الميلاد: شجرة عيد الميلاد عبارة عن مجموعة من الصمامات والبكرات والتركيبات متصلة بـ فوهة البئر. يساعد هذا التجمع في التحكم في تدفق النفط والغاز من فوهة البئر. مثل اسمها، يحتوي الهيكل على العديد من الفروع والصمامات. يتم تثبيت الشجرة على فوهة البئر في وضع مستقيم. وتتمثل مهمتها في تنظيم تدفق المنتج من فوهة البئر إلى خطوط الأنابيب أو منشآت المعالجة الأخرى. مع أشجار الكسْر الحديثة، تتصل خطوط التدفق مباشرة بشجرة الكسْر، مما يجعل إدارة إنتاج البئر سهلاً ومُوفرًا للكلفة وآمنًا. تتراوح تصنيفات الضغط عادةً من 5,000 PSI إلى 15,000 PSI.
• رؤوس كسْر علوية: بشكل عام، تُوجد رؤوس الكسْر لعمليات التكميل العلوية، أو رؤوس الكسْر العلوية، في أعلى البئر وهي مسؤولة عن إيصال السوائل إلى بئر البئر. وتتكون عادةً من غلاف به العديد من المنافذ والصمامات التي تسمح للمشغلين بالتحكم في تدفق السوائل ومراقبته. وتشمل ميزات رؤوس الكسْر العلوية توصيل سوائل الكسْر إلى المناطق المقابلة، وتوفير الوصول لِتغيير مسار السوائل وعزل بئر البئر، ومراقبة الضغط وتكوين السوائل والتحكم فيهما. تساعد رأس الكسْر العلوية أيضًا في تمكين عمليات التكميل الذكية من خلال توفير وسيلة لدمج أنظمة مراقبة التحكم داخل البئر في مجموعة التكميل.
• رؤوس كسْر مدمجة: رأس الكسْر المدمج عبارة عن مجموعة متطورة تُستخدم أثناء الكسْر الهيدروليكي لدمج العديد من الوظائف والمكونات في وحدة واحدة. تحتوي رؤوس الكسْر المدمجة في أمريكا الشمالية عادةً على محول فوهة بئر، وإغلاق تدفق، ووصلات كسْر، ومحولات تدفق، وأشجار خطوط سلكية / كسْر مدمجة. وتتميز رؤوس الكسْر المدمجة بدمج العديد من الوظائف في وحدة واحدة، مما يقلل من المعدات ونقاط الاتصال، ويقلل من ازدحام بئر البئر، ويحسن كفاءة التشغيل، ويدمج خدمات الكسْر وخطوط السلك، ويُبسط تخطيط وتركيب العملية.
• رؤوس الكسْر المدمجة الأرضية - الشجرة: بشكل عام، تحتوي مجموعات شجرة البئر، أو رؤوس الكسْر المدمجة الأرضية - الشجرة، على تكوينات محددة لعمليات الكسْر وخطوط السلك. وتُدمج عادةً جسم صمام كسْر مع موصل أو نافذة لخطوط سلكية تتيح إدخال أدوات خطوط السلك بأمان وفعالية إلى بئر البئر أثناء الكسْر الهيدروليكي. وتشمل ميزات رؤوس الكسْر المدمجة تسهيل نقل أدوات خطوط السلك لخصائص والتدخلات داخل البئر مباشرةً إلى عملية الكسْر، ودمج وظائف عمليات الكسْر الهيدروليكي وخطوط السلك في مجموعة واحدة، وتقليل الحاجة إلى عمليات ومعدات منفصلة، وتحسين الكفاءة وفعالية التكلفة.

مواصفات وصيانة رؤوس الكسْر

المواصفات

• المواد

  تُصنع رؤوس الكسْر بشكل عام من الفولاذ الكربوني مثل ASTM A106GrB أو ASTM A516Gr70. يمكن أيضًا استخدام الفولاذ عالي أو منخفض السبيكة، اعتمادًا على ظروف البئر. تُعد قدرة المادة على تحمل الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية أمرًا بالغ الأهمية. علاوة على ذلك، يجب ألا تتشقق تحت الضغط أو عند تغير درجة الحرارة بسرعة.

• القطر

  يجب أن يتطابق قطر رأس الكسْر مع الأنبوب والمضخات التي يتصل بها. وتتراوح الأحجام النموذجية بين 4 و 5 و 6 و 8 بوصات. يمكن أن يكون قطر رؤوس الكسْر الأكبر 12 بوصة أو أكثر لبعض آبار المياه العميقة.

• تصنيف الضغط

  تصنيفات الضغط لرؤوس الكسْر أمر بالغ الأهمية. وتتراوح من 2,000 إلى 20,000 رطل / بوصة مربعة. من الضروري اختيار رأس كسْر بتصنيف ضغط يُطابق أو يتجاوز أقصى ضغط متوقع أثناء العمليات. قد يؤدي استخدام رأس كسْر ذو تصنيف أقل إلى فشل كارثي.

• الوزن

  وزن رأس الكسْر مهم للتعامل معه. وتتراوح الأوزان النموذجية من 500 إلى 1,500 رطل (227 إلى 680 كجم) اعتمادًا على حجمه ومادته وتصميمه. تتطلب رؤوس الكسْر الأثقل معدات أكثر لرفعها بأمان.

• أنواع الاتصال

  تشمل أنواع الاتصال الشائعة لرؤوس الكسْر الأطراف أو المشابك أو الوصلات المزودة بالخيوط. تُستخدم الأطراف على نطاق واسع لسهولة الوصول إليها أثناء العمليات. يجب أن تتناسب أنواع وأحجام الاتصالات مع المعدات الأخرى المستخدمة في عملية الكسْر.

نصائح الصيانة

لضمان عمل رؤوس الكسْر المعروضة للبيع بشكل صحيح خلال مرحلة إكمال البئر، يجب فحصها بانتظام طوال جدول الصيانة هذا.

• الفحص اليومي

  يجب على المشغلين فحص رأس الكسْر بحثًا عن أي شقوق مرئية. يجب فحص جميع مكونات التحكم في الضغط والتدفق مثل الصمامات والمقاييس والخرطوم بحثًا عن التسريبات. يجب أيضًا تقييم حالة ختم رأس الكسْر، ويجب دهن وتزييت المكونات حسب الحاجة. يجب تشديد أو تثبيت أي أجزاء فضفاضة. يجب استبدال المكونات المعيبة أو التالفة على الفور لتجنب أي تأخيرات أثناء عملية إكمال البئر.

• الصيانة الأسبوعية

  يجب إجراء فحص تفصيلي لجميع أجزاء ومكونات رأس الكسْر. يجب معايرة المقاييس لضمان دقة قياسات الضغط والتدفق. يرجى ملاحظة أنه يجب استبدال أي خراطيم هيدروليكية تُظهر علامات الاستخدام المطول لتجنب فشل المعدات.

• الصيانة الشهرية

  يجب اتباع جدول خدمة رأس الكسْر بالكامل. يشمل ذلك إجراء تنظيف شامل واستبدال الزيت الهيدروليكي وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة. يجب أيضًا ضبط الألواح والصمامات بشكل صحيح، مما يضمن عمل رأس الكسْر وفقًا لسعة التشغيل المقصودة.

سيناريوهات استخدام رؤوس الكسْر

تُعد عمليات الإنتاج واختبار البئر من التطبيقات الرئيسية لرؤوس الكسْر في مختلف الصناعات. عند استخدام رأس الكسْر في إنتاج النفط في مواقع الآبار، يسمح رأس الكسْر بتدفق مستمر للنفط الخام إلى منشآت التخزين أو المعالجة.

عند التعامل مع آبار الغاز الطبيعي أو النفط عالية الحجم والضغط، تُستخدم رؤوس الكسْر مع مثبطات الانفجار. تُستخدم في مواقف التحكم في البئر في صناعة البترول. تُستخدم رؤوس الكسْر لإجراء اختبارات الآبار لتقييم أداء الخزان وتحديد خصائص السوائل في البئر وفحص عمل نظام الاستخراج.

تُستخدم رؤوس الكسْر في إنتاج النفط الإضافي بعد إجراء الكسْر الهيدروليكي للخزان. يُعد استخدامها مفيدًا في زيادة العائد من البئر بشكل مستمر أو دوري بعد اكتمال عملية الاستخراج الأولية عن طريق الكسْر الهيدروليكي.

تُعد رؤوس الكسْر من المعدات الأساسية في صناعة البترول لإكمال البئر والتحكم فيها وإنتاجها. تجد تطبيقاتها في المجالات التالية:

• الكسْر الهيدروليكي: كما يُشير اسمها، تُستخدم رؤوس الكسْر بشكل أساسي أثناء الكسْر الهيدروليكي، المعروف باسم التكسير. تُستخدم هذه الإجراءات لاستخراج الغاز الطبيعي والنفط من تشكيلات الصخر الزيتي تحت الأرض، مما يجعل رؤوس الكسْر مكونات حيوية في هذه التقنية. يمكن استخدام رؤوس كسْر مصممة خصيصًا تُعرف باسم "رؤوس كسْر الأكمام" في عمليات الكسْر بأكمام منزلقة. تُزيل هذه الرؤوس الحاجة إلى معدات متعددة وتقلل من مدة العمل، مما يحسن الكفاءة.
• عمليات إكمال البئر: تُستخدم رؤوس الكسْر أيضًا عند إكمال الآبار بعد الحفر. بمجرد إنشاء بئر الاستخراج، يمكن استخدام تقنيات مثل الكسْر الهيدروليكي لتسهيل تدفق السوائل. تلعب رؤوس الكسْر دورًا حاسمًا في هذه العملية من خلال التحكم في دخول سوائل الكسْر إلى بئر البئر وضمان إدارة مناسبة للمواد المساندة والسوائل المستعادة أثناء أنشطة إكمال البئر اللاحقة.
• التحكم في البئر: تُستخدم رؤوس الكسْر لإدارة اندفاعات الغاز أو النفط غير المنضبطة من داخل الأرض. تُعرف مثل هذه الانفجارات المفاجئة بالركلات. إذا لم يتم التحكم فيها على الفور، فقد تؤدي إلى انفجارات كارثية، مما يعرض سلامة الأفراد والمعدات والبيئة للخطر. عن طريق تطبيق مثبطات الانفجار (BOPs) ورؤوس الكسْر، يتم التعامل مع الركلات على الفور. تقوم BOPs ورؤوس الكسْر بإغلاق البئر، مما يمنع استمرار الانفجار.
• اختبارات الآبار: يمكن أيضًا استخدام رؤوس الكسْر أثناء إجراءات اختبار الآبار لتقييم قدرة ووظيفة آبار النفط أو الغاز. عند إجراء اختبارات الآبار، تُستخدم رؤوس الكسْر جنبًا إلى جنب مع الصمامات والمُنفصلات لتنظيم تدفق الهيدروكربونات قيد الفحص. يضمن ذلك القياس والتحليل والتقييم المناسبين لأداء البئر لجمع بيانات قيّمة لإدارة الخزان واتخاذ القرارات.

كيفية اختيار رؤوس الكسْر

لضمان ملاءمة رؤوس الكسْر للاحتياجات المحددة، يلزم تقييم العديد من العوامل بعناية.

• تحليل حالة البئر

  تقييم حالة بئر الكسْر. يُعد اختيار رأس الكسْر المناسب أمرًا بالغ الأهمية بناءً على حالة البئر، مثل ما إذا كان لديه غلاف سليم أو وجود تآكل أو خصائص خاصة أخرى.

• السعة

  اختر رأس الكسْر الذي يمكنه إدارة حجم الكسْر ومعدل التدفق المطلوب. خذ في الاعتبار أقصى ضغط تشغيل وتأكد من أن رأس الكسْر المختار يمكنه تحمله.

• حجم الغلاف

  تأكد من أن رأس الكسْر مناسب لحجم الغلاف المطلوب. تحقق من أنه يمكن إنشاء ختم واتصال مناسبين بأبعاد الغلاف المحددة.

• المكونات

  تعرف على المكونات الرئيسية لرأس الكسْر، مثل صمام الكسْر، والمُتَقاطعات، والأنبوب الهابط، وسدادات الكسْر، وغيرها. حلل حالة هذه المكونات وتأكد من توافقها مع رأس الكسْر المختار.

• نظام الإغلاق

  تقييم نظام إغلاق رأس الكسْر. يُعد نظام الإغلاق ضروريًا لمنع التسريبات وضمان التشغيل الموثوق به. خذ في الاعتبار عوامل مثل نوع الأختام المستخدمة وحالتها، واختر رأس كسْر بنظام إغلاق فعال.

• تكوين رأس الكسْر

  اعتمادًا على المتطلبات المحددة لعملية الكسْر، اختر التكوين المناسب لرأس الكسْر. قد يتضمن ذلك خيارات مثل صمامات متعددة أو أنابيب فرعية أو تكوينات محددة أخرى.

• مكونات الاستبدال

  حدد مكونات الاستبدال اللازمة لرأس الكسْر وتأكد من توفرها. بالإضافة إلى ذلك، ضع في الاعتبار توافق مكونات الاستبدال مع رأس الكسْر المختار.

محتوى الأسئلة الشائعة

س1: ما هي مادة تصنيع رأس الكسْر؟

ج1: بشكل عام، تُصنع رؤوس الكسْر من مواد فولاذية سبائكية تتمتع بقوة ومقاومة هائلة، مثل الفولاذ عالي الكربون، لتحمل التأثيرات القوية ومنع التشوه. يضمن ذلك قدرتها على تحمل الضغوط الهائلة التي تُنتج أثناء الكسْر الهيدروليكي دون المساس بسلامة فوهة البئر.

س2: ما هي وظيفة رأس الكسْر؟

ج2: رأس الكسْر هو جهاز يُستخدم في مرحلة الكسْر من استخراج النفط والغاز. يُربط البئر بمصدر سوائل الكسْر. وتهدف إلى التحكم في تدفق سوائل الكسْر إلى البئر وإدارة الضغط والحجم العالي للسائل المستخدم أثناء العملية.

س3: لماذا تُعد رؤوس الكسْر مهمة؟

ج3: تُعد رؤوس الكسْر عناصر أساسية في الكسْر الهيدروليكي، مما يضمن الحقن الآمن والمنضبط للماء والمواد الكيميائية في البئر لإنشاء كسور في تشكيل الصخور لإطلاق الغاز الطبيعي أو النفط. وهي ضرورية لسلامة وكفاءة عملية التكسير.

س4: كيف يعمل رأس الكسْر؟

ج4: في عملية الكسْر الهيدروليكي، تلعب رؤوس الكسْر دورًا حيويًا من خلال الاتصال بفوهة البئر وتسهيل حقن سوائل الكسْر تحت ضغط عالٍ في التكوين الجيولوجي من خلال الآبار. بشكل عام، تُصمم لتناسب العديد من الصمامات والمنافذ، مما يوفر الوصول إلى خطوط الضغط العالي ومعدات القياس ووحدات الضخ.