Frac 스택이란 무엇입니까? 작동 방식 및 석유에서 중요한 이유

FRAC 스택 수압 파쇄 작업 중 유정 또는 가스정 표면에 설치된 고압 웰헤드 어셈블리로, 파쇄 유체가 분당 50~150배럴의 속도와 15,000psi 이상에 도달하는 압력으로 지층에 펌핑될 때 생성되는 극한 압력을 제어하고 격리하도록 설계되었습니다. 파쇄 나무 또는 파쇄 트리라고도 불리는 이 특수 밸브 및 피팅 어셈블리는 유정 케이싱 상단에 위치하며 유정과 파쇄 펌프 장비 사이에 기본 압력 억제 인터페이스를 제공합니다. 적절하게 정격된 파쇄 스택이 없으면 고속, 고압 파쇄 작업 중 유정 제어가 불가능하여 인력, 장비 및 주변 환경에 치명적인 폭발 위험이 발생합니다. 이 가이드에서는 파쇄 스택이 무엇인지, 각 구성 요소의 작동 방식, 다양한 유정 유형에 적용되는 압력 등급, 파쇄 스택을 생산 트리 및 분출 방지 장치와 비교하는 방법에 대해 설명합니다.

Frac 스택이란 무엇이며 크리스마스 트리와 어떻게 다릅니까?

파쇄 굴뚝은 유정 완성의 수압 파쇄 단계를 위해 특별히 설계된 임시 고압 유정 조립체인 반면, 크리스마스 트리(생산 트리)는 장기적인 생산 흐름 제어를 위해 완료 후 설치되는 영구 조립체입니다. 두 개는 완전히 다른 운영 목적으로 사용되며 서로 다른 압력 및 흐름 사양으로 평가됩니다.

현장 작업에서는 구별이 매우 중요합니다. 기존 생산 크리스마스 트리는 상대적으로 적당한 유정 압력(일반적으로 대부분의 기존 유정의 경우 3,000~5,000psi 범위)에서 정상 상태 생산 흐름을 조절하도록 설계되었습니다. 이와 대조적으로, 파쇄 굴뚝은 작동 압력 등급이 10,000psi, 15,000psi이거나 초고압 응용 분야에서는 20,000psi인 여러 대마력 파쇄 펌프가 동시에 작동하여 생성되는 동적 맥동 고압을 견뎌야 합니다.

FRAC 스택과 크리스마스 트리의 주요 차이점은 다음과 같습니다.

• 목적: Frac 스택은 유정 완성 파쇄 작업 중에만 사용되며 일반적으로 파쇄 프로그램이 완료된 후 며칠에서 몇 주 내에 제거됩니다. 크리스마스 트리는 종종 수십 년에 걸쳐 측정되는 생산 단계의 수명 동안 우물에 남아 있습니다.
• 압력 등급: Frac 스택의 작동 압력은 10,000~20,000psi입니다. 기존 유정의 표준 생산 나무의 정격은 일반적으로 2,000~5,000psi이지만, 고압 가스정 나무의 정격은 10,000psi일 수 있습니다.
• 보어 구성: Frac 스택은 펌핑 중 마찰 압력 손실을 최소화하는 대구경 밸브 구성을 통해 고속 주입을 위해 구성됩니다. 생산 트리는 저속의 안정적인 생산을 위해 초크 제어 및 유량 측정을 우선시합니다.
• 밸브 유형: Frac 스택은 프로판트 함유 슬러리의 침식 저항을 위해 설계된 게이트 밸브를 사용합니다. 생산 트리에서는 깨끗한 탄화수소 생산 흐름에 적합한 초크 밸브, 니들 밸브 및 흐름 제어 장비를 사용합니다.
• 소재 사양: Frac 스택 본체는 일반적으로 고속에서 연마성 프로판트 슬러리에 반복적으로 노출되는 것을 견딜 수 있도록 경화된 내부 표면과 침식 방지 코팅이 있는 고강도 합금강으로 제조됩니다.

Frac 스택은 어떻게 작동합니까? 주요 구성 요소 설명

파쇄 스택은 유정 케이싱에 수직으로 쌓인 일련의 독립적으로 작동 가능한 밸브 및 피팅으로 작동하며, 각각은 특정 압력 제어 또는 흐름 차단 기능을 수행하여 작업자가 파쇄 작업의 모든 단계에서 유정 압력을 안전하게 관리할 수 있도록 합니다.

일반적인 FRAC 스택 어셈블리의 아래쪽에서 위쪽까지 읽으면 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

케이싱 헤드 및 튜브 헤드

케이싱 헤드는 표면 케이싱에 나사산 또는 용접되는 기초 부품으로, 케이싱 스트링과 그 위의 웰헤드 어셈블리 사이에 1차 압력 함유 연결을 제공합니다. 케이싱 헤드에는 케이싱 환형 압력을 모니터링하고 일부 구성에서는 접합 작업을 위한 측면 배출구가 포함되어 있습니다. 튜빙 헤드는 케이싱 헤드 위에 위치하며 케이싱 내부에 생산 튜빙 스트링을 매달고 그 사이의 환형 공간을 밀봉합니다. 이 두 구성 요소는 함께 프랙 스택과 나중에 생산 크리스마스 트리가 장착되는 영구 기반을 형성합니다.

웰헤드 어댑터 또는 스페이서 스풀

웰헤드 어댑터 또는 스페이서 스풀은 튜빙 헤드 플랜지를 파쇄 스택의 바닥에 연결하여 영구 웰헤드와 그 위의 임시 파쇄 장비 사이에 올바른 플랜지 크기와 압력 등급 전환을 제공합니다. API 표준 플랜지는 2,000, 3,000, 5,000, 10,000 및 15,000psi를 포함한 압력 등급으로 지정되며 해당 플랜지 크기는 파쇄 스택 어셈블리 전체에서 일치해야 합니다. 스페이서 스풀은 또한 파괴 중 킬 라인, 모니터링 및 화학 물질 주입에 사용되는 측면 출구 포트를 제공합니다.

마스터 게이트 밸브(하부 마스터 밸브)

마스터 게이트 밸브는 파쇄 굴뚝의 주요 유정 격리 밸브로, 유정 바로 위에 위치하며 비상 시 또는 계획된 정지 시 유정의 전체 구멍을 가로질러 닫혀 유정을 완전히 차단할 수 있습니다. Frac 스택의 마스터 게이트 밸브는 일반적으로 유정 구멍과 일치하는 구멍 크기(일반적으로 2-1/16인치, 3-1/16인치 또는 4-1/16인치)를 갖춘 완전 개방형 게이트 밸브로, 열릴 때 유선 도구와 코일형 튜브가 제한 없이 통과할 수 있습니다. 이 밸브는 파쇄 스택 자체와 동일한 작동 압력으로 평가되며 필요한 경우 유정 조건에서 닫히도록 설계되었습니다.

스왑 밸브(상부 마스터 밸브)

면봉 밸브는 마스터 게이트 밸브 위에 위치하며 보조 유정 격리 지점 역할을 하며 주로 하단 마스터 밸브를 작동하지 않고도 유선 작업, 유정 테스트 및 압력 모니터링을 위해 유정에 대한 접근을 제어하는 데 사용됩니다. 일상적인 작업에서 면봉 밸브는 가장 자주 열리고 닫히는 밸브로, 진정한 비상 격리 사용을 위해 마스터 밸브의 시트 상태를 유지합니다. 면봉 밸브는 유선 도구를 압력 하에서 우물에 넣을 때 윤활 장치 또는 스터핑 박스가 연결되는 최상부 밸브이기도 합니다.

윙 밸브 및 Frac 크로스

날개 밸브는 크로스 또는 티 피팅을 통해 파쇄 스택의 주 보어에서 90도 각도로 분기되어 파쇄 유체가 우물로 펌핑되고 파쇄 처리 후 환류 유체가 표면으로 되돌아가는 고압 흐름 경로를 제공합니다. 표준 파쇄 교차에는 하나의 수직 구멍(스택을 통과하는 유정 경로)과 날개 밸브가 장착된 2개 또는 4개의 수평 출구 포트가 있습니다. 다중 날개 밸브를 사용하면 파쇄 철, 킬 라인, 압력 모니터링 게이지 및 약품 주입 라인을 동시에 연결할 수 있습니다. 펌핑 작업 중에 파쇄 철에 연결된 윙 밸브는 완전히 열려 있는 반면 킬 라인 밸브와 모니터링 밸브는 닫힌 상태를 유지합니다.

골절 머리(Frac 머리 또는 염소 머리)

특징적인 다중 출구 외관으로 인해 일반적으로 염소 머리라고 불리는 파쇄 헤드는 파쇄 스택의 최상위 구성 요소이자 펌핑 장비에서 유정으로 유체를 전달하는 고압 파쇄 철 라인의 기본 연결 지점입니다. 일반적인 염소 머리에는 중앙 보어 주위에 방사상으로 배열된 4~8개의 나사형 또는 플랜지형 배출구가 있어 여러 펌프 라인을 동시에 연결하여 파쇄 처리에 필요한 총 유체 주입 속도를 달성할 수 있습니다. 각 배출구에는 자체 격리 밸브가 있어 다른 펌프 라인을 활성 상태로 유지하면서 개별 펌프 라인을 연결, 분리 및 압력 테스트할 수 있습니다. 염소 헤드는 나머지 파쇄 스택과 동일한 작동 압력으로 평가되며 난류나 과도한 침식을 일으키지 않고 여러 입구에서 단일 유정으로 고속 프로판트 슬러리 흐름을 분배하도록 설계되었습니다.

Frac 스택 압력 등급 및 각 등급이 사용되는 경우

Frac 스택 압력 등급은 유정의 최대 예상 표면 처리 압력과 일치하거나 초과해야 하며, 이는 지층 파괴 압력 구배, 계획된 유체 주입 속도, 유정 및 천공의 마찰 압력 손실에 따라 달라집니다.

표 1: Frac 굴뚝 작동 압력 등급, 해당 테스트 압력 및 형성 압력 등급별 일반적인 유정 응용 분야.

15,000psi 등급은 북미의 비전통적인 셰일 개발에서 가장 널리 사용되는 사양이 되었습니다. Permian Basin, Eagle Ford 및 Marcellus와 같은 주요 지역에서는 표면 처리 압력이 초기 파괴 및 초기 균열 전파 단계에서 일상적으로 8,000~12,000psi에 도달하므로 15K frac 스택이 이러한 분지의 대부분 완료 프로그램에 대한 표준 최소 사양이 됩니다. 15K 작동 압력은 API 및 산업 안전 관행에 따라 최대 처리 압력 12,000psi 이상에서 25%의 안전 여유를 제공합니다.

수압파쇄 안전에 Frac 스택이 필수적인 이유는 무엇입니까?

Frac 스택은 유정이 의도적으로 경험하게 될 가장 높은 표면 압력에 노출되는 기간인 수압 파쇄 중 유정 압력 방어의 마지막 라인입니다. 이 압력은 제어되지 않으면 수초 내에 유정 고장, 표면 폭발 및 치명적인 인명 부상을 유발할 수 있습니다.

다단계 파쇄 중 압력 억제

셰일층의 현대식 수평 유정 완성에는 20~60개 이상의 개별 파쇄 단계가 포함됩니다. 각 단계에서는 유정당 며칠에 걸쳐 높은 압력에 총 유정 노출이 발생하면서 단계당 30~90분 동안 고압 유체 주입을 안전하게 포함하는 유정 어셈블리가 필요합니다. 퍼미안 분지의 단일 완료 프로그램에는 모든 단계에 걸쳐 유정당 2천만~4천만 파운드의 프로판트를 펌핑하는 작업이 포함될 수 있으며, 최고 처리 속도는 단계당 분당 100배럴입니다. 파쇄 스택은 밸브 씰 성능 저하나 본체 피로를 허용하지 않고 이 전체 프로그램 전반에 걸쳐 완전한 압력 억제 무결성을 유지해야 합니다.

비상 유정 격리

표면 장비 고장, 파쇄철 누출 또는 펌핑 작업 중 유정 제어 이벤트가 발생하는 경우 파쇄 스택의 마스터 게이트 밸브는 유정을 차단하고 몇 초 내에 모든 흐름을 중지하는 비상 격리 기능을 제공합니다. 이러한 신속한 격리 기능은 관리되는 유정 제어 이벤트와 폭발을 분리하는 기능입니다. 산업 유정 제어 통계에 따르면 완료 작업 중 표면 폭발 사고의 대부분은 유정 또는 표면 장비의 고장과 관련되어 있어 흐름 조건에서 파쇄 스택 밸브의 무결성과 작동성이 중요한 안전 매개변수가 됩니다. 모든 파쇄 스택 밸브는 산업 표준(API 사양 6A 및 API 사양 16C)에 따라 활정에 설치하기 전에 전체 작동 압력에 대해 테스트를 거쳐야 합니다.

프로판트 침식 관리

파쇄 굴뚝을 통해 펌핑된 수압 파쇄 슬러리에는 모래 또는 세라믹 재료 갤런당 0.5~4파운드의 프로판트 농도가 밸브 본체와 부품을 통해 초당 20~50피트의 속도로 이동하여 표준 밸브 구성 요소를 빠르게 파괴하는 심각한 침식 조건이 포함되어 있습니다. 슬러리 흐름에 노출된 Frac 스택 구성 요소는 표면 경도 값이 55~65 Rockwell C인 경화 강철 합금으로 제조되며, 대량 응용 분야에서는 염소 머리 배출구 및 Frac 교차 포트와 같이 침식이 가장 심한 영역의 카바이드 또는 세라믹 내부 라이너로 제조됩니다. 구성품 수명 모니터링 및 교체 일정은 누적된 침식 손상으로 인한 서비스 오류를 방지하기 위한 파쇄 스택 유지 관리 프로그램의 표준 부분입니다.

Frac 스택 대 파열 방지기 대 생산 트리: 전체 비교

Frac 굴뚝, 폭발 방지기(BOP) 및 생산 크리스마스 트리는 유정 수명의 세 가지 별개 단계를 담당하며 근본적으로 다른 압력 제어 기능을 위해 설계되었습니다. 하지만 세 가지 모두 완료 단계 동안 유정 현장에 동시에 존재할 수 있습니다.

표 2: 기능, 압력 등급, 기간 및 설계 특징별로 폭발 방지 장치 및 생산 크리스마스 트리와 비교한 Frac 스택.

어떤 산업과 유정 유형에서 Frac 스택을 사용합니까?

Frac 스택은 수압 파쇄가 유정 완성 또는 자극의 일부로 수행되는 석유 및 가스 산업의 모든 부문에 걸쳐 사용되며, 파쇄가 선택 사항이 아니라 상업적 생산을 위한 기본 요구 사항인 북미의 비전통적인 셰일 및 타이트 오일 산업에서 가장 집중적으로 사용됩니다.

비전통적인 셰일 오일 및 가스

비전통적인 셰일 개발은 북미 지역 파쇄 굴뚝 수요의 압도적인 대부분을 차지합니다. 퍼미안 분지에서만 최대 활동 기간에 400개 이상의 활성 시추 장비를 호스팅하며, 각 유정에는 시추 후 완료 단계를 위한 파쇄 굴뚝이 필요합니다. Permian Basin, Eagle Ford, Bakken, Marcellus 및 Haynesville을 포함한 주요 셰일 지역의 수평 유정은 수압 파쇄 없이는 본질적으로 비생산적입니다. 이러한 지층의 암석 투과성은 일반적으로 0.0001~0.001밀리다르시로 기존 저수지보다 수천 배 낮습니다. 즉, 파쇄 프로그램에 의해 생성된 파쇄 네트워크가 없으면 유정으로의 자연 흐름이 무시할 수 있음을 의미합니다. 북미 지역에서 매년 완성되는 약 10,000~14,000개의 수평 유정 각각에는 파쇄 스택이 필요합니다.

기밀 가스 및 기존 자극

Pinedale Anticline, Green River Basin 및 다양한 중부 대륙 가스 채굴장과 같은 지층에 있는 기존의 치밀 가스 유정 역시 완료를 위해 파쇄 스택이 필요합니다. 하지만 이는 다단계 셰일 완성보다 낮은 처리 압력에서 작동하는 단일 단계 또는 제한 단계 파쇄 프로그램인 경우가 많습니다. 원래 균열 없이 완성된 많은 기존 가스정은 고갈된 지역의 생산량을 개선하기 위해 파쇄 굴뚝을 사용하여 재파쇄(재자극)되었으며, 이는 북미 전역과 국제적으로 수천 개의 성숙한 기존 가스정의 경제 수명을 연장한 관행입니다.

지열에너지 개발

열 추출을 위해 뜨겁고 건조한 암석층에 투과성 균열 네트워크를 생성하기 위해 수력 파쇄를 사용하는 향상된 지열 시스템(EGS) 개발은 전통적인 석유 및 가스 부문 외부의 파쇄 스택에 대한 새로운 응용 분야를 나타냅니다. 유타주 네바다주와 국제적으로 호주와 독일의 시범 프로젝트를 포함한 EGS 프로젝트는 석유 및 가스 완성과 동일한 고압 파쇄 기술을 사용하며 자극 중에 생성된 수원 압력에 맞는 파쇄 스택이 필요합니다. 재생 에너지 인센티브에 따라 지열 에너지 개발이 확대됨에 따라 이 부문의 FRAC 스택 수요는 2020년대 후반까지 증가할 것으로 예상됩니다.

파쇄 작업 전에 Frac 스택을 어떻게 설치하고 테스트합니까?

파쇄 굴뚝 설치 및 작업 전 압력 테스트는 API 사양 6A와 운영자의 유정 제어 및 완료 엔지니어링 프로그램에 지정된 절차에 따라 파쇄 ​​펌프 장비를 연결하거나 가압하기 전에 완료하고 문서화해야 하는 필수 안전 단계입니다.

1. 수원 준비: 시추 BOP 스택은 유정을 고정하고 접합한 후 유정에서 제거됩니다. 웰헤드 플랜지를 검사하고 청소한 후 설치하려는 파쇄 스택 압력 등급에 적합한 링 개스킷을 장착합니다.
2. Frac 스택 어셈블리: Frac 스택 구성 요소는 모든 플랜지 볼트에 대해 보정된 토크 값을 사용하여 아래에서 위로 순서대로 조립됩니다(스페이서 스풀, 마스터 밸브, 면봉 밸브, Frac 크로스, 윙 밸브 및 파쇄 헤드). 각 플랜지 연결에는 API Spec 6A 표에 따라 특정 수의 볼트, 볼트 등급 및 토크 사양이 필요합니다.
3. 저압 기능 테스트: Frac 스택의 모든 밸브는 고압 테스트가 시작되기 전에 각 밸브가 올바르게 작동하고 양쪽 시트에 압력을 유지하는지 확인하기 위해 물을 사용하여 일반적으로 300~500psi의 저압에서 기능 테스트(열림 및 닫힘)를 거쳤습니다.
4. 고압 누출 테스트: 전체 파쇄 스택 어셈블리는 운영자가 지정한 테스트 압력에 따라 압력 테스트를 거칩니다. 이는 일반적으로 작업에 대해 예상되는 최대 표면 처리 압력과 동일합니다. 업계 관행에서는 일반적으로 테스트를 승인하기 전에 압력 강하 없이 15분 동안 테스트 압력을 유지해야 합니다. 압력 강하는 다시 테스트하기 전에 누출 원인을 식별하고 수리해야 합니다.
5. 문서화 및 승인: 테스트 압력, 유지 시간, 압력 차트, 테스트를 목격한 직원의 이름을 포함한 테스트 결과가 유정 완료 파일에 기록됩니다. 대부분의 운영자는 파쇄 작업을 시작하기 전에 회사 대표, 파쇄 서비스 감독자 및 유정 현장 안전 담당자가 압력 테스트 기록에 서명하도록 요구합니다.

Frac 스택 기술의 최신 혁신은 무엇입니까?

파쇄 스택 산업은 더 깊고 복잡한 유정의 더 높은 처리 압력이라는 이중 압력과 비생산적인 시간 비용을 줄이기 위해 더 빠른 장비 설치 및 정지 시간에 대한 운영자의 요구에 대응하여 빠르게 발전하고 있으며 재료, 연결 시스템 및 원격 작업 기능의 혁신을 주도하고 있습니다.

• 플랜지를 대체하는 스터드 연결: 기존의 볼트 체결식 API 플랜지를 구성하고 분리하려면 상당한 시간과 토크 장비가 필요합니다. 최신 frac 스택 설계는 짧은 시간 내에 구성할 수 있는 빠른 연결 스터드 연결을 사용하므로 반복 완료 시 frac 스택 설치 시간을 몇 시간에서 1시간 미만으로 줄입니다.
• 20,000psi 등급 장비: Haynesville 셰일 심층 가스 타겟과 같은 지층의 초심층 유정 완성 및 신흥 심해 완성 응용 분야에서 처리 압력이 15,000psi 이상으로 증가함에 따라 파쇄 굴뚝 산업에서는 이전에 해저 크리스마스 트리 응용 분야로 제한되었던 향상된 합금강과 정밀 가공 허용 오차를 사용하여 상업용 20,000psi 작동 압력 어셈블리를 개발했습니다.
• 원격 작동 밸브 작동: 안전한 거리나 제어실에서 작동할 수 있는 전기 또는 유압 작동식 파쇄 스택 밸브는 고압 펌핑 작업 중에 바로 웰헤드 영역에서 인력을 제거하여 잠재적인 고압 방출 사건의 결과 구역에 대한 노출을 줄입니다.
• 통합 침식 모니터링: 일부 고급 파쇄 스택 어셈블리에는 이제 염소 머리 및 파쇄 교차에서 가장 침식이 심한 위치에 초음파 벽 두께 센서가 통합되어 완료 엔지니어에게 실시간 남은 벽 두께 데이터를 제공하고 달력 기반 교체 일정이 아닌 데이터 기반 구성 요소 폐기 결정이 가능해졌습니다.
• e-Frac 시스템과 자동화 통합: 디젤 펌프보다 더 높은 효율과 더 낮은 배출을 제공하는 전기 파쇄(e-frac) 펌프의 출현으로 자동화된 펌프 제어 아키텍처와 통합된 파쇄 스택 제어 시스템의 개발이 촉진되어 유정에서 수동 작업자 개입 없이 유정 밸브와 펌핑 장비 간의 압력 반응 조정이 가능해졌습니다.

Frac 스택에 대해 자주 묻는 질문

Frac 스택과 Frac 트리의 차이점은 무엇입니까?

파쇄 스택과 파쇄 트리는 동일한 어셈블리(수압 파쇄 작업 중에 사용되는 고압 웰헤드 밸브 및 피팅 시스템)를 의미하며 "파쇄 트리"는 현장 작업에서 더 일반적인 용어이고 "파쇄 스택"은 엔지니어링 및 장비 사양에서 더 자주 사용됩니다. 두 용어 모두 유정 완성 후 시추 BOP를 대체하고 파쇄 프로그램이 완료된 후 영구 생산 크리스마스 트리로 교체되는 임시 유정 어셈블리를 설명합니다. 이 용어는 대부분의 산업 상황에서 서로 바꿔 사용할 수 있습니다.

FRAC 스택은 우물에 얼마나 오래 남아 있습니까?

파쇄 굴뚝은 일반적으로 파쇄 프로그램 기간과 초기 환류 기간 동안 유정에 남아 있습니다. 이 기간은 단일 단계 기존 유정 완성의 경우 며칠부터 연장된 환류 프로그램을 통한 복잡한 다단계 수평 셰일 완성의 경우 4~8주까지 다양합니다. 파쇄 프로그램이 완료되고 초기 플로우백이 관리된 후 파쇄 스택이 제거되고 영구 생산 크리스마스 트리로 교체됩니다. Frac 스택은 대부분의 경우 임대 장비이며 압력 등급 및 구성에 따라 하루 요금이 $500~$3,000에 이르므로 운영자가 Frac 스택이 유정에 있는 시간을 최소화할 수 있는 비용 인센티브를 제공합니다.

FRAC 스택 설계 및 테스트를 관리하는 API 표준은 무엇입니까?

Frac 스택은 파쇄 서비스에 사용되는 것을 포함하여 모든 웰헤드 밸브 및 부속품에 대한 자재 요구 사항, 압력 테스트 절차, 치수 표준 및 품질 관리 요구 사항을 지정하는 API 사양 6A(수원 및 크리스마스 트리 장비)에 따라 설계, 제조 및 테스트됩니다. 또한 API 사양 6AF2는 침식 저항, 고주기 압력 테스트 및 프로판트 슬러리 서비스와 관련된 재료 경도 사양을 포함하여 특히 파쇄 장비에 대한 보충 요구 사항을 제공합니다. 황화수소(신 가스) 환경에서 사용되는 장비는 황화물 응력 균열 저항에 대한 NACE MR0175/ISO 15156도 준수해야 합니다.

Frac 스택을 다른 유정에서 여러 번 사용할 수 있습니까?

예. 파쇄 굴뚝은 재사용 가능한 임대 장비로 설계되었으며 작업 간 필수 압력 및 기능 테스트를 통과하고 침식 손상 및 밸브 씰 마모를 해결하기 위한 정기 유지 관리 및 검사를 받는 경우 서비스 수명 전반에 걸쳐 많은 유정에서 일상적으로 사용됩니다. 사용 사이에 파쇄 스택 구성 요소는 분해되고 육안 및 비파괴 테스트 방법(자분 입자 검사, 초음파 벽 두께 측정)을 사용하여 내부 검사되고 마모된 씰과 시트는 교체되며 어셈블리는 다음 유정에 배치되기 전에 압력 테스트 및 재인증을 받습니다. 잘 관리된 15,000psi 파쇄 스택은 본체 마모로 인해 폐기되기 전까지 서비스 수명 동안 20~50개 이상의 파쇄 작업을 완료할 수 있습니다.

FRAC 스택 오류의 원인은 무엇이며 어떻게 방지합니까?

가장 일반적인 파쇄 스택 실패 모드는 프로판트 슬러리로 인한 밸브 본체 및 시트의 침식, 높은 주기의 압력 부하로 인한 플랜지 연결부의 피로 균열, 높은 차압 하에서 반복적인 개폐 주기로 인한 밸브 패킹의 씰 실패입니다. 예방은 장비 압력 및 침식 등급을 실제 처리 조건과 일치시키고, 작업 간 철저한 검사 및 구성품 교체를 수행하고, 장비의 서비스 매개변수에 지정된 최대 프로판트 농도 및 펌프 속도 제한을 준수하고, 각 배치 전에 필요한 테스트 압력에 대한 어셈블리의 압력 테스트를 통해 이루어집니다. 연속 작업에 대한 부품 벽 두께 측정의 통계적 추적을 통해 서비스 회사는 침식 추세를 식별하고 부품이 허용 가능한 최소 벽 두께에 도달하기 전에 부품을 폐기할 수 있습니다.

파쇄 스택의 펌프 연결 수는 파쇄 작업에 어떤 영향을 줍니까?

파쇄 스택 염소 헤드의 펌프 연결 포트 수는 유정에 연결할 수 있는 동시 펌프 라인 수를 결정하며 파쇄 처리를 위해 달성 가능한 최대 주입 속도를 직접적으로 제한합니다. 각각 분당 20배럴로 흐르는 4개의 파쇄 펌프 라인에 연결된 4개의 배출구 염소 머리는 파쇄 스택을 통해 분당 최대 80배럴의 유정 속도를 전달합니다. Permian Basin 및 기타 고급 셰일 광산의 현대식 고속 완성 작업에서는 대형 프로판트 용량을 효율적으로 배치하기 위해 분당 80~120배럴의 처리 속도가 필요한 경우가 많으며, 이러한 속도를 달성하는 데 필요한 펌프 함대 크기에 충분한 연결 용량을 제공하기 위해 8개의 배출구 염소 헤드 또는 이중 염소 헤드 구성이 필요합니다.

결론: Frac 스택이 유정 완성 안전의 초석으로 남아 있는 이유

Frac 스택은 유정 수명 중 가장 집중적인 압력 노출 기간 동안 극압, 높은 마모성 흐름 조건 및 중요한 안전 요구 사항이 교차하는 지점에서 작동하는 가장 기술적으로 까다로운 유전 압력 제어 장비 범주 중 하나입니다. 미국을 석유 순 수입국에서 세계 최대의 원유 생산국으로 변화시킨 북미의 비전통적인 석유 및 가스 혁명을 가능하게 한 그들의 역할은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 현대 다단계 완성의 처리 압력과 프로판트 침식 조건을 견딜 수 있는 신뢰할 수 있는 고압 파쇄 굴뚝 기술이 없었다면 셰일 형성의 경제적 발전은 불가능했을 것입니다.

유정 완성 프로그램은 더 깊은 목표, 더 높은 처리 압력 및 유정당 더 큰 프로판트 볼륨을 향해 계속해서 발전하고 있습니다. Frac 스택 기술은 차세대 유정 완성 요구 사항을 안전하고 효율적으로 충족하기 위해 더 높은 압력 등급, 더 빠른 연결 시스템, 원격 작동 기능 및 통합 모니터링을 통해 동시에 발전하고 있습니다. 수압 파쇄 작업과 관련된 모든 운영자, 시추 계약자 또는 완성 엔지니어에게 파쇄 스택 사양, 설치 요구 사항 및 유지 관리 표준을 이해하는 것은 선택적인 지식이 아니라 기본적인 안전 및 운영 역량입니다.