Case Study: un operatore del Medio Oriente riduce i tempi di inattività delle teste di pozzo del 60% con il retrofit dell'albero di Natale API 6A di Puyang Zhongshi

Informazioni sul gruppo Puyang Zhongshi

Puyang Zhongshi Group Co., Ltd. è stata ristrutturata dalla filiale dei giacimenti petroliferi Central Plains di SINOPEC nel 1997. Con oltre 25 anni di esperienza nella produzione di macchinari petroliferi, l'azienda gestisce 9 stabilimenti specializzati con più di 500 dipendenti, tra cui oltre 160 professionisti tecnici e amministrativi. Il valore della produzione annuale supera i 200 milioni di yuan.

L'azienda detiene licenze per monogrammi API per 5CT, 6A, 10D, 11AX e 11E, nonché certificazioni ISO 9001, ISO 14001. I prodotti sono stati esportati in più di 30 paesi tra cui Stati Uniti, Canada, Russia, Venezuela, Colombia, Tailandia, Indonesia, Emirati Arabi Uniti, Arabia Saudita e Kazakistan. Le linee di prodotti principali includono pompe a ventosa, unità di pompaggio, apparecchiature per testa pozzo e alberi di Natale, recipienti a pressione, sistemi di controllo dei solidi di perforazione e accessori per la cementazione.

Sfondo del cliente

Un operatore indipendente di medie dimensioni nel Sultanato dell’Oman gestisce un giacimento petrolifero onshore maturo nel bacino del sale di Ghaba. Il giacimento produce greggio con 28-32° API dalla formazione di arenaria Barik a profondità comprese tra 2.400 e 3.100 metri. La pressione del serbatoio varia tra 1.800 e 2.600 PSI, con concentrazioni di H2S misurate all'1,2-2,8% in volume e un contenuto di CO2 in media del 3,5%. La temperatura statica del fondo del foro raggiunge i 98°C in condizioni di flusso.

L'operatore gestisce 47 pozzi di produzione attivi, di cui 31 a flusso naturale e 16 richiedono assistenza per il sollevamento del gas. La produzione lorda giornaliera è in media di 18.500 barili di fluido con un taglio medio dell'acqua del 64%. Il campo è in produzione dal 2004 e l'attrezzatura originale della testa pozzo si stava avvicinando alla fine della vita utile prevista.

Problemi iniziali

All’inizio del 2024, l’operatore ha registrato un aumento dei guasti legati alle teste pozzo in tutto il campo:

• Perdita dalla sede della valvola a saracinesca:In 12 pozzi si sono verificate perdite interne oltre le sedi delle valvole a saracinesca, che hanno richiesto frequenti iniezioni di sigillante per valvole come misura temporanea. Due pozzi avevano raggiunto il completo lavaggio del corpo della valvola.
• Corrosione della scanalatura dell'anello della flangia:Le scanalature degli anelli della flangia RTJ su 5 pozzi hanno mostrato profondità di vaiolatura superiori a 1,5 mm, compromettendo l'integrità della pressione durante le operazioni di intervento del pozzo.
• Degrado della guarnizione del collo del gancio del tubo:Le guarnizioni elastomeriche in 8 supporti dei tubi si erano indurite e avevano perso elasticità, producendo una migrazione di gas misurabile nell'area della guarnizione secondaria in corrispondenza delle uscite della testa dell'involucro.
• Impatto operativo:I tempi di inattività non programmati hanno raggiunto le 380 ore al trimestre in tutto il campo. I costi di intervento sono stati in media di $ 42.000 per evento. L'operatore ha speso circa 680.000 dollari all'anno per riparazioni di emergenza delle teste dei pozzi, campagne di iniezione di sigillanti e componenti sostitutivi di diversi fornitori.
• Frammentazione degli appalti:L'approvvigionamento di pezzi di ricambio da 5 fornitori diversi creava complessità di inventario e tracciabilità dei materiali incoerente sul campo.

Perché il cliente ha scelto Puyang Zhongshi

L'operatore ha valutato le proposte di tre produttori con licenza API 6A. Il Gruppo Puyang Zhongshi è stato selezionato in base ai seguenti criteri tecnici e commerciali:

Prodotti acquistati

Prodotti consigliati per le vostre operazioni

Sulla base di questa implementazione di successo, Puyang Zhongshi raccomanda le seguenti attrezzature complementari per gli operatori che cercano soluzioni integrate dalla testa pozzo al fondo pozzo:

1. Assemblaggio dell'albero di Natale della testa pozzo API 6A

Disponibili con valori di pressione da 2.000 a 20.000 PSI con dimensioni nominali del foro da 2-9/16" a 7-1/16". Configurabile come ad ala singola o doppia con valvole di sicurezza pneumatiche o idrauliche opzionali. Classi di materiali da AA a FF per adattarsi a qualsiasi composizione di fluido di pozzo. Tutti i gruppi sono sottoposti a test idrostatici sul corpo a 1,5 volte la pressione di esercizio nominale e test del gas alla pressione nominale con documentazione NDT completa.

2. Unità di pompaggio a trave API 11E

Per i pozzi in transizione dal flusso naturale al sollevamento artificiale, le unità di pompaggio API 11E di Zhongshi forniscono un sollevamento meccanico affidabile con lunghezze della corsa fino a 200 pollici e valori di coppia di picco fino a 912.000 pollici-libbre. Disponibile nelle configurazioni convenzionale, Mark II e bilanciata pneumaticamente con classificazione strutturale API da 6,4 a 912.

3. Pompa con asta di aspirazione sottosuolo API 11AX

Pompe con inserti e tubi nelle dimensioni da 1-1/16" a 4-3/4" con opzioni di cilindro tra cui cromato, rivestito in carburo di nichel e acciaio al carbonio. Disponibile nelle configurazioni RHAC, RHBC, RWHC e RWBC. Tutte le pompe vengono testate individualmente al banco prova prima della spedizione.

4. Accessori per la cementazione

Gamma completa di collari galleggianti, scarpe galleggianti, centralizzatori (a molla e rigidi), cestelli per cemento e strumenti per cementare palcoscenici. Pienamente compatibile con involucri e tubi API standard da 4-1/2" a 20".

Garanzia di qualità e certificazioni

Soluzione tecnica

Processo di selezione dei materiali:Il team di ingegneri della corrosione dell'operatore ha fornito i dati di analisi del fluido prodotti. Zhongshi consiglia il materiale di classe DD per API 6A: un acciaio bassolegato con carico di snervamento minimo di 75K con durezza controllata (HRC 22 max) per NACE MR0175 per il servizio H2S. Tutti i pezzi forgiati contenenti pressione sono stati sottoposti a test a ultrasuoni (UT) al 100% secondo ASTM A388 e ispezione con particelle magnetiche (MPI) secondo ASTM E709 prima della lavorazione.

Aggiornamento del design della valvola:Una differenza fondamentale rispetto all'attrezzatura precedente è stata la specifica di valvole a saracinesca con sede metallica con rivestimento duro Stellite 6 su entrambe le superfici di tenuta della saracinesca e della sede. Il fornitore precedente aveva utilizzato sedi con inserti in elastomero che si degradavano entro 18-24 mesi in caso di cicli termici e H2S combinati. Il design della sede in metallo ha eliminato completamente questa modalità di guasto.

Protezione dalla corrosione:Tutte le superfici esposte in acciaio al carbonio hanno ricevuto un sistema di verniciatura offshore a tre strati: primer epossidico ricco di zinco, strato intermedio epossidico ad alto spessore e rivestimento superiore in poliuretano. Le superfici interne bagnate sono state lasciate non rivestite per evitare il rischio di delaminazione del rivestimento in servizio acido.

Ispezione di qualità:Ciascun gruppo di alberi di Natale è stato sottoposto a test del corpo idrostatico a 1,5 volte la pressione di esercizio nominale (7.500 PSI) con un periodo di attesa di 15 minuti, seguito da test del gas alla pressione di esercizio nominale con azoto a 5.000 PSI. I certificati di test e i rapporti UT/MPI sono stati compilati in un data book consegnato con ogni assemblaggio.

Imballaggio ed esportazione:Ciascun gruppo è stato montato su skid su telai in acciaio con punti di ancoraggio imbullonati, avvolto in una pellicola VCI (inibitore volatile di corrosione) e racchiuso in casse di compensato con confezioni di essiccante. Tutte le facce delle flange hanno ricevuto coperture protettive con fermi imbullonati. La spedizione è partita da Shanghai con una nave portacontainer con transito di 24 giorni al porto di Sohar, Oman.

Risultati del progetto

Il sovrintendente alla produzione dell'operatore ha riferito: "Gli alberi di Natale Zhongshi hanno funzionato senza alcuna perdita di valvola o problema di tenuta sin dalla messa in servizio. La nostra squadra di intervento può ora concentrarsi sull'ottimizzazione del sollevamento artificiale invece che sulle riparazioni di emergenza della testa del pozzo."

Perché questo progetto è importante

Approfondimento sull'approvvigionamento:Questo progetto dimostra che le specifiche dei materiali, e non solo la pressione nominale, rappresentano il fattore di differenziazione fondamentale nella scelta delle apparecchiature della testa pozzo per il servizio acido. Il precedente fornitore dell'operatore soddisfaceva i requisiti meccanici API 6A ma utilizzava materiali inadatti all'ambiente corrosivo, con conseguenti guasti cronici.

Suggerimenti per la selezione per gli operatori:

• Richiedi sempre la certificazione completa della classe dei materiali secondo API 6A Allegato F prima di emettere un ordine di acquisto
• Insistere sui rapporti UT e MPI per tutti i pezzi fucinati contenenti pressione, non solo per i certificati di conformità
• Prendi in considerazione accordi di stock in conto deposito per ridurre i costi di mantenimento dell'inventario e garantire la disponibilità dei pezzi di ricambio
• Valutare il costo totale di proprietà compresi i costi di intervento, non solo il prezzo unitario in fase di ordine di acquisto

Per gli ingegneri dell'ascensore artificiale:L'integrità della testa pozzo influisce direttamente sulle prestazioni del sistema di sollevamento artificiale. La migrazione del gas oltre le guarnizioni dei supporti dei tubi può abbassare artificialmente le letture della pressione dell'involucro, determinando calcoli imprecisi del punto di regolazione della valvola di sollevamento del gas. Condizioni stabili della testa pozzo sono un prerequisito per un’ottimizzazione affidabile del sollevamento artificiale.

Domande frequenti

D: Come si determina la classe del materiale API 6A corretta per il servizio sour?
R: La selezione della classe del materiale dipende dalla pressione parziale di H2S, dalla concentrazione di cloruro, dal pH e dalla temperatura. Per concentrazioni di H2S superiori a 0,05 psi di pressione parziale si applica NACE MR0175. I materiali di classe DD ed EE sono comunemente specificati per i campi acidi del Medio Oriente. Fornisci sempre al tuo ingegnere della corrosione i dati completi di analisi del fluido prodotto.

D: Qual è il tempo di consegna tipico per gli assemblaggi di alberi di Natale API 6A?
R: Il tempo di consegna standard è di 8-12 settimane dal ricevimento di un ordine approvato. I gradi di materiale personalizzati o le dimensioni del foro non standard possono richiedere 2-4 settimane. La consegna rapida può ridurre i tempi di consegna a 6 settimane per le configurazioni standard.

D: È possibile riutilizzare le teste dei tubi esistenti quando si aggiornano gli alberi di Natale?
R: Dipende dalle condizioni della superficie della flangia della testa del tubo, della scanalatura dell'anello e delle filettature delle viti di bloccaggio. Si consiglia un'ispezione dimensionale e un controllo non distruttivo della testa del tubo esistente prima di impegnarsi al riutilizzo. Se la vaiolatura della scanalatura dell'anello supera 0,8 mm o l'impegno della filettatura è inferiore al 75%, si consiglia la sostituzione.

D: Quali test vengono eseguiti prima della spedizione?
R: Ogni gruppo viene sottoposto a test del corpo idrostatico a 1,5 volte la pressione di esercizio nominale, test del gas alla pressione di esercizio nominale e test funzionale di tutte le valvole a saracinesca (cicli di apertura/chiusura). Rapporti di prova, certificati dei materiali e registrazioni NDT vengono compilati in un libro dati consegnabile.

D: Come si confrontano le valvole a saracinesca con sede metallica con le valvole con sede in elastomero nel servizio di gas acido?
R: Le valvole con sede metallica con rivestimento in Stellite forniscono una resistenza superiore all'infragilimento da H2S e alla degradazione termica rispetto alle guarnizioni in elastomero. Anche se le sedi metalliche richiedono una coppia operativa più elevata e potrebbero non raggiungere una chiusura a tenuta di bolle pari a zero, la loro durata in ambienti acidi è in genere 3-5 volte più lunga rispetto alle alternative in elastomero.

D: Quale supporto post-vendita è disponibile per le sedi remote?
R: Il supporto tecnico remoto è disponibile tramite videochiamata entro 24 ore. Il supporto tecnico in loco può essere organizzato con un preavviso di 7-10 giorni. I programmi di pezzi di ricambio in consegna sono disponibili per gli operatori con flotte di oltre 10 pozzi.

D: L'intercambiabilità OEM è supportata per le configurazioni della testa pozzo esistenti?
R: Sì. È possibile produrre ricambi per adattarli alle dimensioni della flangia OEM, ai modelli di bulloni e ai profili delle scanalature degli anelli esistenti. Per un'accurata progettazione dell'intercambiabilità sono necessari dati dimensionali dettagliati delle apparecchiature esistenti.