Предотвращение выбросов противовыбросового превентора: как противовыбросовый превентор герметизирует скважину во время бурения

Удар превращается в удар за считанные минуты. Пластовая жидкость поступает в ствол скважины, поскольку пластовое давление превысило гидростатическое давление столба бурового раствора, и с этого момента бригада работает на время. Оборудование, стоящее в этом зазоре, представляет собой противовыбросовый превентор, и фраза «выброс ПВО» на самом деле описывает единственный вопрос: закроется ли труба и закроется ли она до того, как скважина выйдет из строя?

Короткий ответ: противовыбросовый превентор останавливает выброс, закрывая и герметизируя ствол скважины по команде - вокруг бурильной трубы с помощью трубных плашек, через открытое отверстие с помощью глухих плашек, вокруг практически любой формы с помощью кольцевого элемента или путем полного разрезания трубы срезными плашками. Дроссельные и глушильные линии обеспечивают контролируемый путь потока, открытый для выхода на поверхность, чтобы экипаж мог распространять боевой раствор. В ПБП находится скважина; вес грязи убивает его.

Серьезные неудачи редко происходят из-за концепции. Они происходят из-за неправильного запорного элемента для трубы в скважине, эластомеров, которые никогда не были рассчитаны на температуру скважины или содержание H2S, а также испытаний под давлением, которые никогда не воспроизводили реальные условия закрытия скважины. В разделах ниже рассказывается о выборе типа, расположении штабеля, спецификации API 16A и ловушках закупок, которые появляются после подписания заказа на поставку.

Что такое противовыбросовый превентор и чего он не может сделать

Противовыбросовый превентор представляет собой узел клапана высокого давления, прикрепленный к устью скважины фланцем, предназначенный для закрытия и герметизации ствола скважины по гидравлической или механической команде; API 16A является основной спецификацией для противовыбросового оборудования для бурения и ремонта скважин.

Механически каждый ПБ выполняет четыре задачи:

• Уплотняет отверстие вокруг или поперек всего, что находится в скважине — бурильной трубы, обсадной трубы, ведущей ведущей трубы, троса или вообще ничего.
• Сохраняет путь циркуляции открытым через выпускные катушки, дроссельные линии и линии глушения, чтобы скважина могла циркулировать, пока она закрыта.
• Режет трубу когда ни один уплотнительный элемент не может зацепиться за него, используйте срезные плашки.
• Держит давление достаточно долго, чтобы команда смогла собрать грязь, закачать ее в колонну и глушить скважину.

Чего он не может сделать, так это устранить причину удара. Превентор, который полностью закрывается, по-прежнему оставляет ствол скважины под высоким давлением, а пласт контролируется массой бурового раствора и последующим графиком циркуляции. Отношение к штабелю как к инструменту уничтожения, а не как к инструменту сдерживания остается одним из самых устойчивых заблуждений в области контроля скважин.

Расположение штабеля также влияет на дизайн. Над поворотным столом расположен наземный штабель, где можно заменять и проверять плашки на полу буровой установки. Подводный стек располагается на морском дне внутри рамы, добавляет отсоединяемый морской райзер и резервные блоки управления, а также позволяет выполнять замену каждого эластомера на борту судна. Логика закрытия та же; экономика обслуживания - нет.

Кольцевой или плунжерный: выбор запорного элемента

Выбирайте запорный элемент по трубе в отверстии и давлению, которое она должна выдерживать, а не по тому, что случайно лежит на полке.

Кольцевые превенторы закрываются вокруг чего угодно — трубы, обсадной трубы, ведущей буровой трубы или открытого ствола — потому что гидравлический поршень сжимает эластомерный элемент внутрь, и элемент соответствует всему, с чем сталкивается. Эта гибкость требует рабочего давления и сужает температурный диапазон. Превенторы плунжеров обменивают гибкость на более высокое рабочее давление и фиксированную геометрию уплотнения, поэтому большинство штабелей имеют и то, и другое.

Кольцевой противовыбросовый превентор API 16A для контроля скважин кольцевой BOP for API 16A well-control stacks; its flexible element closes around pipe, casing, kelly or open hole. Посмотреть продукт →

Комплект рабочей поверхности обычно выглядит, от устья скважины вверх: буровая катушка с штуцерами и глушителями, одна или две полости для плашек (труба плюс глухая или срезная), затем кольцевое пространство сверху. Кольцевой элемент идет последним, потому что это наиболее устойчивый элемент, и вы хотите, чтобы он был доступен, когда труба движется или струна не центрирована.

API 16A Двухплунжерный превентор для контроля скважин Двойной плашек противовыбросового превентора для герметизации устья скважины, при этом два плашка закрываются вокруг трубы или обсадной колонны, образуя барьер при аномальном давлении. Посмотреть продукт →

Повторяются две ошибки в размерах. Первый заключается в выборе плашечного ствола только для бурильной трубы, забывая о том, что обсадная труба, ведущая труба или инструмент на тросе могут находиться в скважине, когда скважину необходимо закрыть. Второй — это размещение полостей с давлением 10 000 фунтов на квадратный дюйм под кольцевым кольцом с давлением 5 000 фунтов на квадратный дюйм и предположение, что вся сборка рассчитана на меньшее значение — каждый из устьев скважины, катушки и манифольда имеет свой собственный номинал, а самый слабый компонент устанавливает предел для всего диапазона давления.

Системы управления: превращаем решение в закрытый таран

Каждый элемент закрытия зависит от запасенной гидравлической энергии, поэтому система управления имеет такое же значение, как и утюг.

Аккумуляторные баллоны, модули управления, пилотные линии и панель оператора преобразуют решение в закрытый таран за считанные секунды. Современное управление противовыбросовым оборудованием с одним плашеком перешло к интуитивно понятным интерфейсам оператора с обратной связью по положению плашка, считыванием давления в манифольде и последовательной логикой закрытия, что сокращает расстояние между распознаванием удара и закрытием скважины. Практические подробности описаны в этой заметке. одноплунжерный превентор с дистанционным управлением . Независимо от интерфейса, проверьте время закрытия и емкость аккумулятора на соответствие требованиям системы управления для вашего стека и убедитесь, что отказоустойчивость означает закрытие, а не удержание.

Состояние гидравлической жидкости является тихой переменной. Загрязненная жидкость замедляет ход поршня, а медленный ход считается отказом управления во время функциональной проверки, а не во время удара, который является единственным подходящим моментом для его обнаружения.

Тестирование: где предотвращение выбросов обычно терпит неудачу в первую очередь

Большинство неисправностей BOP обнаруживаются во время тестирования, а не во время пинка, именно поэтому программа тестирования перевешивает даташит.

Два теста отвечают на два разных вопроса. Функциональное тестирование доказывает, что плунжер движется и система управления реагирует; Испытание под давлением доказывает, что уплотнение выдерживает рабочее давление. Обычной практикой, в соответствии со стандартом API 53 и политикой оператора, является испытание трубы под давлением при ее установке, после любой замены плунжера или уплотнения, после испытания на сдвиг и в цикле, который обычно не превышает 21 дня, с функциональными испытаниями, выполняемыми при каждой поездке или, по крайней мере, еженедельно.

Инструментом, который делает проведение испытаний под давлением на полу буровой установки практичным, является испытательный пень. Он вводится в бурильную трубу, герметизирует отверстие под тестируемой полостью и позволяет прикладывать давление снизу, поэтому каждую полость плашки, кольцевые и выпускные соединения можно проверять независимо, не натягивая колонну.

Испытательный стенд API 16A BOP для испытаний под давлением Испытательная пробка, которая герметизирует отверстие под полостью плашки, позволяя проводить независимые испытания под давлением полостей противовыбросовых превенторов, кольцевых и выпускных соединений. Посмотреть продукт →

Запишите, что было проверено, при каком давлении, как долго и с какой жидкостью. Таблица испытаний, показывающая одинаковое давление в каждой полости, независимо от номинала, имеет тенденцию разрушаться при проверке и ничего не сообщает следующей бригаде о том, где на самом деле находится уплотнение.

Контрольный список технических характеристик: что необходимо подтвердить в API 16A BOP

Два превентора с одинаковым диаметром отверстия и номинальным давлением могут представлять собой совершенно разные части оборудования, поэтому подтвердите эти параметры, прежде чем сравнивать предложения.

Риски закупок. Покупатели учатся на собственном горьком опыте

Большинство неприятных сюрпризов при заказе BOP носят скорее коммерческий и размерный характер, чем металлургический. Вот те, которые стоит прописать в спецификации:

1. Наложение рейтинга. Кольцевой узел высокого давления на золотнике низкого давления или наоборот создает сборку, которую можно использовать только при наименьшем количестве.
2. Замена эластомера. Уплотнения на основе нитрила, гидрогенизированного нитрила, фторэластомера и политетрафторэтилена ведут себя по-разному при низкой температуре и в кислом газе; самый дешевый состав, прошедший испытание, все равно может выйти из строя.
3. Пробелы в документации. Сертификаты на материалы, номера плавок, таблицы испытаний под давлением и отслеживаемость — вот разница между штабелем, который можно пройти повторную сертификацию, и тем, который нельзя.
4. Запасные тараны и уплотнители. Наличие точного диаметра цилиндра и комплекта уплотнений после ввода в эксплуатацию является вопросом технического обслуживания, а не приобретения.
5. Время выполнения. Кованые корпуса, механическая обработка и монограммы доминируют в поставке; срочный заказ обычно означает наличие существующего органа, а не более быстрый процесс.

Таким образом, выбор поставщиков сводится к дисциплине документирования и возможностям обработки. Устьевое буровое оборудование Цзянсу производит кольцевые, одноплунжерные и двухплунжерные противовыбросовые превенторы API 16A, дроссельные и глушильные манифольды 16C, испытательные патрубки и фитинги высокого давления на своем заводе в Яньчэне в Цзянсу, Китай — завод площадью 70 000 м² с механической обработкой с ЧПУ, автоматизированной сваркой и автоматизированной покраской, имеющий лицензии API Q1, API 6A, API 16A и API 16C с монограммами, а также сертификаты классификации ABS, BV и CCS и ISO. Сертификация 9001, 14001 и 45001. Компания указана в качестве поставщика для CNPC, SINOPEC и CNOOC, а это означает, что ее документация уже структурирована вокруг требований государственной нефтяной компании к материалам и испытаниям. На буровой установке, ожидающей сертифицированного стека, этот след имеет большее значение, чем брошюра.

Часто задаваемые вопросы

Может ли ПБ остановить выброс самостоятельно?

Нет. Он герметизирует ствол скважины и удерживает давление, но скважина глушится только тогда, когда масса бурового раствора превышает пластовое давление и циркуляция устраняет приток. ПБ выигрывает время, чтобы это произошло.

Должны ли первыми закрываться кольцевые или плашки?

Универсального ответа не существует. Многие операторы используют кольцевое кольцо для первоначального закрытия или зачистки при движении трубы и полагаются на плашки для жесткого уплотнения при полном рабочем давлении. Эта последовательность входит в процедуру управления скважиной и должна быть зафиксирована до бурения скважины.

Как часто следует проводить испытания ПВО под давлением?

Обычной практикой является после установки, после любой замены поршня или уплотнения, после испытания на сдвиг и в течение цикла, который обычно не превышает 21 дня, с функциональными проверками при каждой поездке или, по крайней мере, еженедельно. Местные правила и политика оператора имеют преимущественную силу над любым общим номером.

Какое рабочее давление указать?

Начните с максимального ожидаемого давления закрытия скважины на поверхности, добавьте запас, затем убедитесь, что все номинальные параметры устья скважины, катушки, противовыбросового превентора и манифольда совпадают. Смешанные рейтинги незаметно сводят всю сборку к самой слабой части.

Что является причиной большинства отказов уплотнения противовыбросового превентора в процессе эксплуатации?

Выбор эластомера и механические повреждения. Уплотнения, которые быстро реагируют на температуру или концентрацию H2S за пределами своего класса, а также плунжер, закрытый на трубе неправильного наружного диаметра, могут разорвать уплотнительный элемент при первом же нажатии.

Предотвращение выбросов сводится к трем вещам, которые можно проверить до начала движения буровой установки: правильный запорный элемент для трубы и давления, система управления, которая надежно закрывается с панели, и программа испытаний, воспроизводящая реальные условия закрытия. Все остальное — монограмма, время выполнения заказа, запасной комплект цилиндров — поддерживает эти три. Правильно определите конфигурацию стека и контрольный список технических характеристик, и противовыбросовый превентор выполнит единственную задачу, для которой он существует: он удерживает скважину достаточно долго, чтобы масса бурового раствора победила.