Estrutura de Aço para Subestrutura de Sondagem API 4F para Suporte do Piso da Sondagem

A subestrutura é a grande estrutura de aço montada diretamente sobre o local de perfuração que suporta todo o piso da sonda, mastro, mesa rotativa, guincho e todo o equipamento de perfuração associado. É a fundação sobre a qual toda a operação de perfuração repousa. Ao contrário do mastro que se eleva verticalmente para suportar o bloco viajante e a carga do gancho, a subestrutura fornece a plataforma de trabalho elevada para o perfurador e a tripulação, abriga equipamentos de controle de poço, como o conjunto do preventor de explosão (BOP), e transmite todas as cargas operacionais — carga do gancho, carga rotativa, carga de recuo e cargas do mastro — com segurança ao solo.

As subestruturas são componentes essenciais para sondas de perfuração montadas em caminhão, sondas de perfuração montadas em reboque e sondas de intervenção. Suas funções principais incluem:

Suporte do mastro e do torreão – Fornecimento de uma base rígida para montagem do mastro e transmissão de carga.

Elevação do piso da sonda – Criação de folga adequada sob a mesa rotativa para instalação do BOP, acesso à cabeça do poço e espaço operacional.

Suporte de cargas da mesa rotativa – Suportar todo o torque e peso transmitidos através da coluna de perfuração durante a rotação.

Fornecimento de capacidade de recuo – Suportar o peso do conjunto de tubos de perfuração quando a coluna é retirada do poço.

Alojamento de equipamentos da cabeça do poço – Criação de espaço abaixo do piso da sonda para conjuntos de BOP, manifolds de estrangulador e sistemas de controle de poço.

A altura da subestrutura é geralmente determinada por dois fatores chave: tipo de sonda (montada em caminhão, montada em reboque ou modular deslizante) e a folga necessária para o conjunto do preventor de explosão (BOP). Uma altura livre suficiente sob as vigas rotativas — geralmente variando de 2 m a mais de 7,5 m — é essencial para acomodar o equipamento BOP e fornecer acesso seguro para operações de controle de poço.

Todas as nossas subestruturas são projetadas e fabricadas em conformidade com API Spec 4F (Especificação para Estruturas de Perfuração e Intervenção de Poços), o padrão da indústria que abrange torres de perfuração de aço, mastros, subestruturas e conjuntos de blocos de coroa para operações de perfuração de petróleo e intervenção de poços. Também incorporamos verificação de projeto através de Análise de Elementos Finitos (FEA) usando ANSYS Workbench ou software equivalente para otimizar a estrutura, estabilidade e desempenho de suporte de carga.

Principais Características

1. Subestrutura Integral (Tipo Caixa sobre Caixa / Combinação de Blocos)

O projeto mais simples e econômico. A subestrutura consiste em duas ou mais caixas de aço fabricadas que são empilhadas e aparafusadas no local. O mastro, o piso de perfuração e todo o equipamento são instalados ao nível do solo e elevados juntos usando a potência do guincho ou cilindros hidráulicos.

Vantagens:

 Construção simples, alta rigidez, excelente distribuição de carga, fácil de fabricar e manter.

Aplicação Típica: Sondas montadas em caminhão, sondas de intervenção, perfuração de profundidade rasa a média onde a realocação frequente não é necessária.
Subestruturas em Série – Especificações TécnicasA subestrutura apresenta um arranjo de quadro interno e externo que permite ajustar a altura do piso de perfuração, estendendo a seção superior para cima a partir da base inferior. O mastro é tipicamente de design telescópico de duas ou três seções e pode ser movido com o módulo principal da sonda ou separadamente.

Vantagens:

 Altura ajustável para diferentes requisitos de conjunto de BOP, altura de transporte reduzida (telescopada para baixo), boa estabilidade quando totalmente estendida.

Aplicação Típica: Sondas de intervenção de profundidade média, sondas de perfuração montadas em reboque, poços que requerem folga variável para BOP.
Subestruturas em Série – Especificações TécnicasA subestrutura usa um mecanismo de articulação de paralelogramo (tesoura) que se dobra para transporte e depois se levanta para a posição hidraulicamente ou mecanicamente no local. O piso de perfuração e o mastro podem ser instalados em posição baixa, depois elevados juntos com o mastro. O piso de perfuração é do tipo dobrável ou estrutura de paralelogramo, completo com porta de V, chute de escape, passarelas, corrimãos, escadas, buraco de rato e buraco de rato.

Vantagens:

Altura de transporte extremamente baixa (tão baixa quanto 2,7 m / 9 pés), montagem rápida (geralmente em 30 minutos), nenhum guindaste necessário para montagem em muitos modelos, ideal para perfuração em múltiplos poços.

Aplicação Típica: Sondas terrestres de movimento rápido, operações de perfuração em plataformas, sondas de intervenção de poços profundos, sondas de perfuração série ZJ.
Subestruturas em Série – Especificações TécnicasUma versão mais avançada do projeto dobrável, onde a subestrutura é dividida em dois módulos separados (esquerdo e direito) que são transportados independentemente e depois conectados no local. Cada módulo contém seu próprio sistema de elevação hidráulica.

Vantagens:

Peso de transporte individual reduzido, excelente para transporte legal em rodovias em regiões com limites rigorosos de carga por eixo, adequado para sondas maiores (ZJ40 e acima).

Aplicação Típica: Grandes sondas de perfuração, locais remotos com condições de transporte desafiadoras, programas de perfuração de poços profundos.
Subestruturas em Série – Especificações TécnicasA subestrutura é integrada a um chassi de semi-reboque. O nível frontal da subestrutura pode ser telescópico enquanto o módulo traseiro é montado em semi-reboque. O mastro é tipicamente telescópico de duas ou três seções e pode ser movido com o módulo principal da sonda ou separadamente.

Vantagens:

Movimentação extremamente rápida (montagem em horas em vez de dias), elimina a necessidade de reboques de transporte separados, design autônomo, ideal para operações de intervenção e trabalho em campos maduros.

Aplicação Típica: Sondas de intervenção (série XJ), sondas de perfuração rasa, frotas de intervenção de poços que exigem capacidade de movimentação rápida da sonda.
Subestruturas em Série – Especificações TécnicasNossa linha de produtos de subestruturas abrange os seguintes modelos e parâmetros técnicos correspondentes:

Modelo de Subestrutura

Altura do Piso de Perfuração (m / pés)

A carga vertical máxima que a subestrutura pode suportar através do mastro e do sistema viajante durante as operações de içamento. Isso inclui o peso da coluna de perfuração, coluna de revestimento ou equipamento de completação sendo inserido ou retirado do poço. Para referência, uma classificação de 2.500 kN (aprox. 250 toneladas) é típica para sondas terrestres de profundidade média; 3.000 kN (aprox. 300 toneladas) é necessário para poços mais profundos.

Carga Máxima da Viga Rotativa: A carga máxima que pode ser suportada pelas vigas da mesa rotativa enquanto a coluna de perfuração está girando. Essa carga é transmitida através da mesa rotativa para a fundação da subestrutura. As cargas da viga rotativa são tipicamente menores do que as cargas estáticas do gancho porque a rotação induz forças dinâmicas e vibração. Observe que essas cargas podem ser aplicadas simultaneamente com a carga do gancho e a carga de recuo, conforme definido na Seção 7 Cargas de Projeto da API Spec 4F.

Capacidade de Recuo: A altura máxima de conjuntos de tubos de perfuração que podem ser empilhados na torre quando a coluna de perfuração é retirada do poço. A capacidade de recuo é expressa como o comprimento de um conjunto de tubo de perfuração (geralmente dois ou três singles unidos) que pode ser empilhado no rack. Uma capacidade de recuo maior indica a capacidade de manusear conjuntos mais longos, o que reduz o tempo de viagem. Por exemplo, uma capacidade de recuo de 6.000 pés significa que a subestrutura pode suportar o peso total de uma coluna de 6.000 pés de tubo de perfuração empilhada na torre.

Altura Livre Sob as Vigas Rotativas: Esta é a folga vertical entre as vigas da mesa rotativa e o solo (ou base da subestrutura). Para modelos com alturas de piso de perfuração mais altas (por exemplo, SZT3000/6.7-FZ com 6,7 m / 22 pés de altura total), a altura livre sob as vigas rotativas é tipicamente 1 a 2 metros menor que a altura total do piso de perfuração, dependendo da profundidade da viga. A altura livre é crítica para a instalação do conjunto BOP. A especificação API geralmente requer uma altura livre mínima de 21 pés (6,4 m) para operações de perfuração padrão, conforme mostrado em licitações da indústria.

Cargas Estáticas Nominais do Gancho: A classificação de carga estática é medida com um número especificado de ramais de linha de perfuração (geralmente 8, 10 ou 12 ramais) sob condições de carga de vento definidas (tipicamente 36 m/s / 80 mph). A API Spec 4F exige que a classificação seja exibida na placa de identificação da subestrutura, juntamente com a data de fabricação, número de série e nível PSL.

Verificação de Projeto FEA: Todas as classificações de carga são verificadas através de análise 3D por elementos finitos usando ANSYS Workbench, SolidWorks Simulation ou software equivalente. Os modelos FEA avaliam a subestrutura sob múltiplas combinações de casos de carga, conforme definido na Seção 8 da API Spec 4F, incluindo cargas operacionais, cargas de vento (com e sem recuo), cargas dinâmicas, cargas de montagem, cargas de transporte e, quando especificado, cargas de terremoto e cargas de gelo.

Componentes da Subestrutura – DetalhamentoUma montagem completa de subestrutura consiste nos seguintes componentes chave:

Base de apoio

 – A seção mais baixa que entra em contato direto com o solo ou as sapatas de fundação. A função principal é suportar todo o peso da sonda e distribuir as cargas uniformemente para o solo.

Subestrutura do mastro – A estrutura de suporte dedicada que suporta os pés do mastro e transmite as cargas do mastro (incluindo a carga do gancho e as cargas do ancoradouro da linha morta) para a base de apoio e o corpo da subestrutura.

Corpo da subestrutura – A estrutura vertical e horizontal principal que suporta a carga da mesa rotativa e fornece armazenamento em pé (área de recuo). Este é o elemento principal de suporte de carga de toda a montagem.

Plataforma flutuante – Uma área de trabalho elevada (às vezes chamada de "monkey board" ou plataforma auxiliar) que armazena ferramentas da cabeça do poço e fornece espaço de trabalho para o homem da torre e a tripulação da cabeça do poço durante as operações de viagem.

Vigas rotativas – Vigas pesadas de aço fabricado diretamente sob a mesa rotativa. Estas transmitem o torque rotativo e as cargas verticais da mesa rotativa para o corpo da subestrutura. Para sondas maiores, a classificação da carga da viga rotativa pode exceder 2.500 kN (aprox. 560.000 lb).Piso de perfuração – A plataforma de trabalho composta por chapa de aço quadriculada (geralmente com 1/4" de espessura para áreas padrão, 3/8" de espessura ao redor da área rotativa para maior durabilidade) com tapetes antiderrapantes ao redor da mesa rotativa para segurança da tripulação. Inclui porta de V, buraco de rato, buraco de rato, chute de escape, passarelas, corrimãos e escadas.

Dispositivo de instalação de BOP – Um carrinho ou sistema de patins para instalar, remover e fazer a manutenção do conjunto do preventor de explosão. Fornece movimento guiado sob a subestrutura para manuseio seguro e eficiente do BOP.

Trilho deslizante – Usado para levantar ou abaixar o tubo de perfuração durante as operações de viagem. Alinha o tubo com a porta de V e a passarela.

Escadas e plataformas de acesso – Geralmente são fornecidas duas escadas (uma do piso da subestrutura para o solo no lado do perfurador, uma do piso da subestrutura para o piso do transportador em sondas montadas em caminhão). Os corrimãos têm 1 m (3 pés e 6 polegadas) de altura com rodapés para proteção contra quedas perimetrais.

Por que fazer parceria com a Sunrise para Subestruturas de PerfuraçãoComo uma empresa comercial especializada com fortes parcerias de fabricação certificadas pela API, a Sunrise oferece:

Subestruturas certificadas pela API Spec 4F – Conformidade total com os requisitos da 5ª Edição (2023), com PSL-1 ou PSL-2 disponíveis.

Gama completa de tipos de projeto

– Configurações integral, telescópica, dobrável, dobrável dividida e montada em reboque para atender a qualquer tipo de sonda ou requisito operacional.Entre em contato conosco – Cada subestrutura é analisada usando ANSYS Workbench ou software equivalente, com relatórios de projeto disponíveis para revisão do cliente.

Documentação NDT completa – Relatórios de inspeção MPI, UT e DPT incluídos em cada remessa.

Capacidade de baixa temperatura – Materiais especiais e procedimentos de soldagem disponíveis para operação a -45°C para programas de perfuração em climas árticos e frios.

Suporte logístico global – Documentação de exportação, frete marítimo/aéreo e entrega em locais de perfuração remotos em todo o mundo.Entre em contato conosco para encomendar a subestrutura certa para sua sonda de perfuração ou intervenção. Fornecemos o tipo de projeto correto, altura do piso de perfuração, classificações de carga e documentação de conformidade API para sua profundidade de poço e requisitos operacionais específicos — com verificação FEA completa, inspeção NDT e entrega pontual.