케이싱 헤드: 지표면과 지하를 연결하는 생명줄

전체 시스템의 하중 지지 및 압력 변환 허브의 핵심유정 설비— 바로 케이싱 헤드입니다. 오늘은 이 중요한 구성 요소에 집중하여 "지표면과 지하를 연결하는 생명줄"과 같은 역할을 하는 케이싱 헤드가 어떻게 지표면에서 지층까지 절대적인 안전을 보장하는지 알아보겠습니다.

I. 정의 및 기능: 유정 헤드의 기초

기술적으로 케이싱 헤드는 지하 케이싱 스트링을 유정 설비에 연결하는 중요한 구조 부품입니다. 하단부는 나사, 인버티드 슬립 또는 용접을 통해 지상 케이싱에 영구적으로 연결되고, 상단부는 플랜지 또는 클램프를 통해 드릴링 크리스마스 트리 또는 싱글(싱글 램 BOP 스택)에 연결됩니다.

핵심 기능은 모든 후속 기술 케이싱 및 생산 케이싱의 무게를 지탱하고 전체 웰헤드 장비의 장착 기반을 제공하는 것입니다. 시추, 완공 및 생산 수명 주기 전반에 걸쳐 유정 내벽 차단 구성 요소로서 케이싱 헤드는 각 케이싱 층 사이의 환형 밀봉을 보장하고 압력 격리 및 관리를 달성하는 기반이 됩니다.

예시 모델: TF 20*13 3/8-35MPa

해석: 외경 508mm(20인치) 케이싱을 연결하고 외경 339.7mm(13 3/8인치) 케이싱을 매달아 놓는 단일 단계 플랜지형 케이싱 헤드로, 정격 작동 압력은 35MPa입니다.

II. 종류 및 핵심 구성 요소: 생명 혈액의 구조

현장에서 사용되는 케이싱 헤드는 현수층의 수에 따라 주로 단일 단계, 이중 단계 및 다단계로 분류됩니다. 또한, 신장 유전의 중질유 열회수정에서 흔히 사용되는 단순 케이싱 헤드도 있는데, 이는 상단에 플랜지가 있고 하단에 케이싱 나사산이 있으며, 대부분 맨드릴형 케이싱 행거를 채택합니다.

표준 케이싱 헤드는 일반적으로 본체, 케이싱 행거, 게이트 밸브, 압력 게이지 및 고정 나사로 구성됩니다. 이 중 케이싱 행거(일반적으로 "케이싱 슬립"이라고 함)는 기술 케이싱 또는 생산 케이싱을 매달아 놓는 핵심 기능을 수행하는 주요 구성 요소입니다.

코어 실링은 두 단계로 나뉩니다.

1. 메인 씰: 현수 케이싱과 상부 케이싱 사이의 환형 공간을 밀폐하는 기능으로, 환형 압력에 대한 주요 차단막 역할을 합니다.
2. 보조 밀봉: 행거 상단(목 부분) 사이 또는 현수 케이싱과 상부 플랜지에 연결된 케이싱 헤드 본체(또는 시추 완료 통합형 크리스마스 트리, 특수 크리스마스 트리) 사이에 BT, P 또는 금속 씰을 사용하여 정적 밀봉을 구현합니다. 이 밀봉은 행거 위의 압력을 아래쪽 환형 공간으로부터 차단하여 중요하고 검증 가능한 보조 압력 장벽 역할을 합니다.

III. 주요 기술 세부 사항: 두 가지 주요 현탁 및 밀봉 방법

1. 맨드릴형(나사식) 행거

현장에서 흔히 "당근 헤드"로 알려져 있습니다. 주요 밀봉은 케이싱 스트링 하강 중량의 정확한 계산에 기반하며, 정밀하게 가공된 금속 대 금속 원추형 밀봉부에 장착되고, 직사각형 탄성 밀봉 링이 보조 밀봉 역할을 합니다. 튜빙 헤드가 그 위에 설치되면, 튜빙 헤드 하부 챔버의 BT 밀봉 링이 행거 넥과 맞물려 효과적인 2차 밀봉을 형성할 수 있습니다.

특징 및 요구 사항

장점: 나사식 연결 방식이라 케이스를 절단할 필요가 없습니다.

주요 요구 사항: 높은 작동 정밀도 - 케이싱 설치 깊이를 정확하게 보정하고 충분한 장착 중량을 확보해야 합니다. 그렇지 않으면 효과적인 밀봉이 불가능합니다.

2. 슬립형 행거

슬립 형상에 따라 주로 W형, WE형, WD형으로 나뉘며, 모두 케이싱과 맞물리는 여러 개의 슬립을 통해 연결됩니다.

WD형(역슬립): 1단(표면) 케이싱 헤드 전용입니다. 설치 시 도관 길이를 계산할 필요가 없으며, 케이싱 설치 위치(연결 부위 제외)의 타원형도와 벽 두께가 규격에 부합하는지 확인하고, 케이싱을 평평하게 절단 및 연마(수평각 ≤ 0.5°, 외측면은 10° 모따기)한 후 직접 삽입하면 됩니다. 케이싱 헤드 본체 하단에는 케이싱 외벽과의 밀봉을 위해 2개의 BT 씰이 설계되어 있습니다.

W형과 WE형: 두 유형 모두 슬립 테이퍼와 무게를 이용하여 고무 씰을 작동시킵니다. W형은 케이싱 스트링의 현가 중량을 이용하여 하부 씰을 작동시켜 1차 밀봉을 수행하며, 높은 현가 중량과 안정적인 밀봉 성능을 제공합니다. WE형은 상부 나사를 수동으로 조여 씰링을 작동시키는 방식으로, 낮은 밀봉 압력이 요구되는 경우에 적합합니다.

IV. 현장 유지보수 핵심 사항: 마모 방지 슬리브의 사용 및 관리

시추 작업 중 드릴 공구가 케이싱 헤드 내부의 밀봉면을 마모시켜 최종 밀봉 품질에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 시추 과정에서 마모 슬리브(타림 유전 등에서 채택된 확장형)를 설치해야 합니다. 마모 슬리브는 특수 공구를 사용하여 설치하고, 고정 나사로 단단히 고정 및 제한합니다.

중요 점검 항목

시추공에서 매번 시추 장비를 꺼낸 후에는 마모 슬리브의 편심 마모 여부를 확인하고, 설정 나사 표시가 한계 슬롯 내에 있는지 확인해야 합니다. 편심 마모가 발견되면 즉시 웰헤드를 재보정해야 합니다. 그렇지 않으면 장기간의 편심 마모로 인해 마모 슬리브 또는 케이싱 본체가 마모되어 유정 제어 안전에 심각한 위험을 초래할 수 있습니다.

요약하자면, 우리는 유정 헤드의 "생명줄"이라 불리는 케이싱 헤드 전체를 체계적으로 검토했습니다. 정밀한 현수 시스템과 다단계 밀봉 장벽을 갖춘 케이싱 헤드는 전체 유정 제어 및 생산 설비의 무게를 지탱하고 환형 압력을 단계적으로 분산시킵니다. 모든 동적 제어의 절대적인 정적 기반으로서, 케이싱 헤드는 유정 헤드 안전을 유지하고, 지층 압력을 차단하며, 전체 수명 주기 동안 유정의 건전성을 확보하는 데 있어 핵심적인 역할을 합니다. 이 기반을 강화하는 것은 전체 유정의 안전 수명 주기를 위한 가장 기본적인 보장입니다.

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