Объяснение аккумуляторов BOP: принцип работы, определение размеров и проверки на местах

Аккумулятор противовыбросового превентора — это гидравлический агрегат с накоплением энергии, который закрывает противовыбросовые превенторы, когда на буровой установке нет электропитания, сжатого воздуха и работающих насосов. Это не скважинный компонент; именно источник питания обеспечивает работу остальной части противовыбросового блока в аварийной ситуации, и его мощность измеряется в используемой гидравлической жидкости, а не в том, сколько бутылок помещается на салазках.

Это определение определяет все нижеследующее: почему предварительная заправка азотом имеет большее значение, чем количество бутылок, почему устройство, прошедшее проверку статическим давлением, все равно может закрываться медленно, и что нужно указать, заправить и проверить, чтобы усилие закрытия сохранялось при второй и третьей функции удара.

Что должен делать аккумулятор BOP

Наземный аккумулятор противовыбросового превентора должен обеспечивать достаточное количество хранимой жидкости для последовательного выполнения всех необходимых аварийных функций и при этом удерживать давление выше предварительного заряда азота без внешнего источника энергии.

Таким образом, рабочая единица содержит, как минимум:

• Баллоны с азотом на стойке коллектора, каждый со своим запорным клапаном.
• Гидравлический резервуар, рассчитанный на объем, вытекающий из баллонов, плюс рабочий запас.
• Пневматические, электрические или сдвоенные насосы с автоматическими реле давления.
• Регуляторы, которые понижают давление в баллоне до подачи в плунжер и кольцевой превентор.
• Предохранительные клапаны, обратные клапаны и специальное соединение для заправки азотом.
• Панель управления с функциональными клапанами, а также удаленная панель на буровой площадке на большинстве буровых установок.
• Манометры или датчики, сигнализация низкого давления и индикация уровня жидкости.

Практика проектирования и эксплуатации регулируется двумя документами: API Spec 16D для самой системы управления и API Std 53 для систем оборудования управления скважиной на буровой площадке. Оба обводят одно и то же число, полезный объем жидкости при определенном запасе давления, и оба предполагают, что агрегат заправляется, проверяется и тестируется по графику.

Как накопленная энергия становится закрывающей силой

Энергия хранится в виде сжатого азота, а не перекачиваемой жидкости, поэтому установка продолжает работать даже после того, как буровая установка теряет мощность.

Каждая бутылка разделена на две камеры. Азот предварительно заправлен с одной стороны; гидравлическая жидкость из резервуара перекачивается в другой. Поскольку азот сжимается, а жидкость — нет, насос нагнетает газ по мере его заполнения оболочки. Когда функциональный клапан открывается, азот расширяется и под давлением выталкивает жидкость к оператору превентора без необходимости использования насоса, подачи воздуха или электроэнергии.

Предзаряд — это пол системы. Жидкость перестает течь, как только давление в баллоне падает до значения предварительной заправки азотом, поэтому все полезные действия происходят между рабочим давлением и предварительной заправкой.

Тип бутылки определяет способ разделения.

Предварительная зарядка соответствует газовому закону, как и зима.

В системе с давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм предварительная заправка азота обычно составляет 1000 фунтов на квадратный дюйм, проверяется с изолированной и дренированной стороной жидкости. Эта цифра зависит от температуры: баллон, заряженный до давления 1000 фунтов на квадратный дюйм при температуре 70 °F, показывает примерно 865 фунтов на квадратный дюйм при температуре 0 °F, поскольку давление азота зависит от абсолютной температуры. В агрегате, который летом выглядел полностью заряженным, может не хватить пригодной к использованию жидкости во время январского ремонта, а агрегат, заправленный сжатым воздухом вместо сухого азота, несет в себе реальную опасность возгорания.

Размер по полезному объему, а не по количеству бутылок

Число, которое принадлежит спецификации, представляет собой полезный объем жидкости при определенном запасе давления, а не общий объем бутылки или количество бутылок.

Для системы с давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм и предварительной заправкой 1000 фунтов на квадратный дюйм изотермическая аппроксимация проста: полезный объем равен общему объему баллона, умноженному на единицу минус предварительная заправка (абсолютное), деленное на рабочее давление (абсолютное). На практике цифра, которую необходимо доказать, меньше, поскольку система должна поддерживать давление не менее 200 фунтов на квадратный дюйм выше предварительного давления после последней требуемой функции. Это число, которое дает тест на просадку.

Отсюда следуют два последствия. Увеличение предварительной зарядки для получения дополнительного давления в баллоне всегда снижает количество используемой жидкости. А добавление функций, таких как второе кольцевое кольцо, клапан HCR или гидравлический дроссель, меняет требования, поэтому смена стека часто требует изменения размера аккумулятора, а не еще одной бутылки.

Предварительная заправка, регулируемое давление и время закрытия

Сначала установите предварительную загрузку азота, поскольку любое другое давление на агрегате находится за ним, а время закрытия определяется путем потока, а не количеством баллонов.

Время закрытия - проблема с потоком. Размер клапана, диаметр шланга, объем оператора и длина участка от панели до превентора имеют большее значение, чем один дополнительный баллон. Устройство может удерживать полное давление и при этом медленно закрываться, если путь потока ограничен, поэтому реальным доказательством является функциональная проверка, а не манометр.

Ежедневные проверки, режимы отказов и испытание на понижение

Десятиминутный обход выявляет почти каждую проблему с аккумулятором, прежде чем она станет событием контроля скважины.

• Давление в баллоне и предварительная заправка измеряются в зависимости от температуры окружающей среды, а не от летних показаний.
• Уровень в резервуаре, цвет жидкости и любые признаки эмульсии или песка.
• Давление запуска насоса и время перезарядки; медленная перезарядка указывает на изношенный насос или негерметичный обратный клапан.
• Утечки в фитингах коллектора, бутылочных клапанах и линиях питания оператора.
• Давление подачи воздуха и состояние осушителя на пневматических агрегатах.
• Функциональные клапаны полностью возвращаются в нейтральное положение без повышения давления на манометрах.
• Дистанционная панель и сигнализация низкого давления протестированы в соответствии со скважинной программой.

Большинство сбоев в полевых условиях связано с четырьмя причинами: разрыв или сгиб баллона, медленная утечка азота через клапан или заправочное отверстие, негерметичный обратный клапан баллона, который позволяет жидкости мигрировать между баллонами, и загрязненная гидравлическая жидкость, которая блокирует фильтры и замедляет работу всех функций. Ни один из них достоверно не виден на манометре. Именно поэтому существует периодическая проверка на просадку:

1. Запишите температуру окружающей среды, значения предварительной загрузки и последовательность функций, требуемую программой скважины.
2. Изолируйте насосы и любые внешние источники энергии; обратите внимание на пусковое давление и уровень в резервуаре.
3. Выполняйте каждую необходимую функцию последовательно, обычно все плунжеры закрыты, один кольцевой клапан закрыт, а клапан HCR открыт.
4. Записывайте давление после каждого шага; После завершения работы система должна оставаться выше предварительного давления как минимум на 200 фунтов на квадратный дюйм.
5. Сравните слитую жидкость с ожидаемым полезным объемом, заправьте устройство и запишите результат.

Та же дисциплина применяется, когда штабель подвергается испытаниям под давлением, а не функциональным испытаниям: уплотнения, полости и операторы проверяются под давлением, а система управления должна сохранять свой запас на всем протяжении.

Испытательный стенд противовыбросового превентора для испытания штабеля противовыбросового превентора Испытательный стенд противовыбросового превентора для противовыбросовых систем, обеспечивающий герметизацию под высоким давлением и дистанционное управление в проверенных под давлением трубах с соответствующими блоками управления. Посмотреть продукт →

Где аккумулятор встречается со стеком

Укажите блок управления и оборудование стека вместе, потому что превенторы сами определяют необходимый вам полезный объем.

Крупнейшими потребителями хранимой жидкости являются кольцевые превенторы, которым требуется большой объем для герметизации труб различных размеров, а также плашечные превенторы, которые должны закрываться и фиксироваться под действием давления в скважине. Двухцилиндровый пакет с одним кольцевым является обычным минимумом; добавление срезного поршня или второго кольцевого кольца меняет расчет полезного объема и, следовательно, количество бутылей и размер насоса.

Согласование номинального давления, размеров фланцев и объема привода с системой управления на этапе спецификации позволяет избежать обычных проблем на местах: медленное закрытие, повреждение элементов из-за избыточного давления и панели, которые не могут выполнять все функции, указанные на чертеже.

Кольцевой превентор для контроля бурения скважин и аварийной герметизации Кольцевой превентор для контроля бурения скважин, обеспечивающий кольцевое уплотнение и быструю реакцию; выбирайте с соответствующими номинальными значениями давления, размерами фланцев и рабочим объемом оператора. Посмотреть продукт →

Двойной плашек противовыбросовый превентор для уплотнения устья скважины API 16A Double Ram BOP использует два плашка для герметизирующего барьера; API 6A/NACE MR0175, давление, фланцы и объемы управления соответствуют системам управления. Посмотреть продукт →

Часто задаваемые вопросы

Сколько полезной жидкости необходимо аккумулятору ПВО?

Достаточно для последовательного выполнения всех необходимых аварийных функций и при этом оставаться на уровне не менее 200 фунтов на квадратный дюйм выше предварительного заряда азота, что и доказывает испытание на понижение давления. Общий объем бутылки не является ответом.

Какую предварительную заправку азотом мне следует использовать?

В системе с давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм обычной отправной точкой является 1000 фунтов на квадратный дюйм при температуре 70 °F, скорректированной с учетом температур, которые фактически будет наблюдать устройство. Убедитесь, что сторона жидкости изолирована и слита, и используйте только сухой азот.

Как часто следует проверять аккумулятор?

Ежедневные проверки давления и жидкости с проверкой работоспособности и депрессией с интервалами, установленными стандартом API 53, программой скважин оператора и местными правилами, а не только после сбоя.

Может ли один аккумуляторный блок обслуживать две буровые установки?

Вообще нет. Полезный объем, прокладки шлангов и компоновка панелей рассчитаны на одну стопку и одну компоновку буровой установки, поэтому вторая стопка обычно означает больший банк бутылей или отдельный блок.

Покупка аккумулятора сводится к трем проверяемым вещам: показатель полезного объема, подтвержденный испытаниями, система предварительной зарядки, выдерживающая зиму, и превенторы, соответствующие номинальному давлению, указанному на чертеже. Покупатели, которые запрашивают все три и подтверждают объем производства, лежащий в основе маркировки API 16A и API 16C , редко удивляюсь в полевых условиях.

Этап проверки идентичен для новых и повторно сертифицированных блоков, поскольку каждая полость подвергается испытанию под давлением перед тем, как устройство приступит к работе. Вот почему испытательный пень ПБП принадлежит к тому же разговору, что и блок управления.