Объяснение гидравлики противовыбросового превентора: размер аккумулятора, степень закрытия и время отклика

Гидравлика противовыбросового превентора представляет собой запасенную энергию, жидкость и путь управления, который фактически приводит в действие уплотнительный элемент противовыбросового превентора против давления в стволе скважины. Если объем аккумулятора, коэффициент закрытия и размер линии неправильны, стек может пройти все испытания оболочки, указанные в сертификате, но закрыться слишком медленно или закрыться без уплотнения во время реального удара.

Сначала практический ответ: подберите аккумуляторы, исходя из истинного рабочего объема каждой функции в стеке, проверьте степень закрытия при максимальном ожидаемом давлении закрытия и измерьте время закрытия на установленном блоке, вместо того, чтобы доверять таблице данных. Все остальное в этой статье объясняет, почему эти три числа имеют значение и как они взаимодействуют.

Что на самом деле охватывает гидравлика противовыбросового оборудования

Гидравлика противовыбросового превентора представляет собой замкнутый силовой контур, состоящий из четырех частей, и размеры всех четырех должны быть подобраны вместе. Система накапливает энергию, создает давление, распределяет поток и преобразует его в механическую силу, воздействующую на превентор.

• Хранение энергии: предварительно заряженные азотом аккумуляторные баллоны, которые обычно являются единственным источником энергии во время сбоя питания.
• Создание давления:
насосы и регуляторы запирающего устройства, которые перезаряжают бутылки и поддерживают давление в системе.
• Распространение: коллекторы, регулирующие клапаны, регуляторы, панели и гидравлические линии для каждой функции.
• Активация: рабочие цилиндры кольцевых и плашек превенторов, а также стопорные винты на агрегатах, на которых они имеются.

Полезный способ подумать об этом: система должна подавать определенный объем, при определенном давлении, в течение определенного времени, в тот момент, когда установка уже потеряла мощность и приборный воздух. Каждое дизайнерское решение следует оценивать по этому единственному сценарию.

Прямое, пилотажное и подводное управление

Наземные трубы почти всегда используют пилотное гидравлическое управление, поскольку оно позволяет сократить длину линий высокого давления и перемещать на удаленную панель лишь небольшой пилотный объем. Прямое гидравлическое управление проще и медленнее и в настоящее время в основном встречается на небольших установках для капитального ремонта.

Почему подводные системы выглядят по-другому

Подводные трубы используют непрямое гидравлическое управление, при котором управляющее давление передается по шлангокабелю к подводным модулям управления и клапанам последовательности, которые пропускают жидкость из местных аккумуляторных баллонов. Причина в расстоянии: проталкивание полного объема срабатывания через несколько сотен метров шланга будет слишком медленным и приведет к слишком большой потере давления из-за трения. Реагирование под водой также должно учитывать гидростатический напор, поэтому для функции, которая закрывается за секунды на суше, может потребоваться более длительный запас на море.

Коэффициент закрытия: число, которое определяет, запечатается ли баран

Коэффициент закрытия – это соотношение между давлением в стволе скважины, которое должен выдерживать превентор, и гидравлическим давлением, необходимым для его закрытия, и это единственный наиболее полезный гидравлический показатель во всей трубе. На практике это соотношение примерно равно давлению в скважине, деленному на рабочее гидравлическое давление, доступное в цилиндре, с учетом потерь в трубопроводе и трения уплотнения.

Простой пример: при давлении закрытия 10 000 фунтов на квадратный дюйм и давлении в поршневом цилиндре 1500 фунтов на квадратный дюйм рабочее соотношение составляет около 6,7:1. Если потери на трение и в линии съедают 200 фунтов на квадратный дюйм из этого, эффективное передаточное отношение падает, и плунжер может достичь трубы без полной герметизации. Вот почему операторы поддерживают давление в цилиндрах около верхнего предела, установленного производителем, а не минимального, и почему линии управления недостаточного размера представляют собой реальную угрозу для управления скважиной, а не неудобство.

Кольцевые устройства заслуживают отдельного упоминания: поскольку элемент должен проходить через все, от бурильной трубы до ведущей ведущей трубы, потребность в гидравлической жидкости является не только проблемой давления, но и проблемой объема. Герметизирующие свойства самого элемента рассматриваются более подробно в этом обзоре. эффективность уплотнения кольцевого противовыбросового превентора .

Кольцевой превентор JIANGSU WELLHEAD DRILLING EUIPMENT CO., LTD. была основана в феврале 2005 года и является национальным высокотехнологичным производственным предприятием, которое объединяет исследования и разработки, производство, продажи, ... Посмотреть продукт →

Размеры аккумулятора и полезный объем жидкости

Объем аккумулятора определяется количеством функций, которые вы собираетесь последовательно закрыть, а не физическим размером блока закрывающего устройства. Распространенной ошибкой является подсчет бутылок, а не полезной жидкости.

Практика, основанная на API 16D, является разумным якорем: используемый объем жидкости должен как минимум в 1,5 раза превышать общий рабочий объем всех функций, работающих от аккумулятора, с дополнительным учетом самой системы управления. Полезная жидкость — это то, что остается после предварительной заправки и после минимального давления, необходимого для удержания функции в закрытом состоянии, поэтому ее объем всегда значительно ниже номинального объема баллона.

• Предварительная заправка обычно составляет около 1000 фунтов на квадратный дюйм азота в системе с давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм, проверяется при остановленных насосах и сливе жидкости из баллонов.
• Рассчитайте рабочий объем на функцию, исходя из заводского объема закрытия, а затем умножьте на количество операций, которые вы хотите выполнять без подзарядки.
• Добавьте кольцевое кольцо, поскольку одно кольцевое закрытие может потреблять больше жидкости, чем три хода плунжера.
• Подтвердите, что мощность насоса позволяет перезарядить баллоны за реалистичное время, включая один насос, вышедший из строя.

Время отклика: что на самом деле ощущает пол буровой установки

Время отклика — это скорее проблема сантехники, чем проблема с давлением. Длинные, узкие линии и холодная вязкая жидкость стоят больше секунд, чем банка бутылок немного меньшего размера, и впоследствии их гораздо сложнее диагностировать.

Измерьте реакцию установленной батареи с помощью самописца давления при реальной температуре окружающей среды, используя по одной функции за раз, а затем в последовательности наихудшего случая. Тестирование оборудования делает это повторяемым, а не анекдотическим.

Испытательный стенд противовыбросового превентора для контроля скважин высокого давления Испытательный стенд для герметизации и предотвращения выброса под высоким давлением с дистанционным мониторингом, актуальный при проверке реакции установленной трубы перед тем, как связать медленное закрытие с состоянием жидкости. Посмотреть продукт →

Гидравлическая жидкость, чистота и холодная погода

Выбор жидкости имеет гораздо меньшее значение, чем ее состояние. Большинство жалоб на медленное закрытие связано с загрязнением воды, аэрацией или неправильной вязкостью при температуре окружающей среды, а не с базовым маслом, указанным на этикетке.

• Жидкость на водной основе с ингибитором коррозии и от 3 до 5 процентов смазки является распространенным вариантом, когда утечка в окружающую среду имеет значение.
• Гликолевые смеси лучше сохраняют вязкость при минусовых температурах; минеральное масло используется там, где это допускается спецификациями.
• Целевая чистота по стандарту ISO 4406 примерно 18/16/13 или выше, с абсолютной фильтрацией 10 микрон на пути наполнения и транспортировки.
• Отбирайте пробу жидкости не реже двух раз в год и после любого случая загрязнения и никогда не добавляйте другую базовую жидкость.

Когда ПБ не закрывается: распознавание симптома

Если функция один раз медленно закрывается, а затем работает нормально, подозрение на воздух; если его качество постепенно ухудшается в течение нескольких недель, следует подозревать потерю жидкости, внутреннюю утечку или износ уплотнения. Характер симптомов обычно определяет причину быстрее, чем манометр.

Помните, что гидравлика и контур регулирования давления работают в паре. дроссельный коллектор должен принять поток, который отклоняет превентор, а дроссель медленного действия превращает контролируемый удар в скачок давления, даже если сам противовыбросовый превентор работает правильно.

Подбор оборудования противовыбросового превентора для вашего гидравлического источника

Самый дешевый способ устранить несоответствие гидравлической системы — это этап спецификации, тогда как диаметр цилиндра, рабочее давление и рабочий объем цилиндра по-прежнему являются предметом переговоров. Модернизация закрывающего устройства после поставки всегда является дорогостоящим решением.

1. Подтвердите рабочее давление и рабочий объем для каждого плунжера и размера кольцевого пространства, которые вы собираетесь использовать.
2. Решите, нужна ли вам гидравлическая блокировка, ручные стопорные винты или и то, и другое, и подтвердите, как каждый из них влияет на объем закрытия.
3. Подтвердите документацию по оборудованию API 16A и совместимость системы управления API 16D в одном пакете.
4. Убедитесь, что размеры портов, типы соединений и длины линий соответствуют запорному устройству, затем рассчитайте потери на трение при пиковом расходе.
5. Проведите функциональную проверку при минимальной температуре окружающей среды до приемки, а не после нее.

Для составных конфигураций корпус с двойным плунжером часто является практичным выбором, поскольку он обеспечивает закрытие трубы в одном фланцевом корпусе и уменьшает количество гидравлических контуров, которые необходимо проложить и проверить.

Двойной противовыбросовый превентор для контроля бурения скважин Двухплунжерное уплотнительное устройство для устья скважины, обеспечивающее закрытие и закрытие труб в одном фланцевом корпусе, изготовленное из материалов API 6A/NACE для операций бурения под высоким давлением. Посмотреть продукт →

Часто задаваемые вопросы

Чем должны быть предварительно заряжены аккумуляторы?

Обычной отправной точкой является давление азота около 1000 фунтов на квадратный дюйм в системе с давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм, которое проверяется при остановленных насосах и сливе жидкости из бутылей. В системах с более высоким давлением используется более высокая предварительная заправка, и всегда действует таблица производителя.

Какое гидравлическое давление необходимо, чтобы закрыть плунжер?

Обычно от 1500 до 3000 фунтов на квадратный дюйм в цилиндре для наземных агрегатов плюс допуск на трение в трубопроводе. Точное значение следует из коэффициента закрытия при максимально ожидаемом давлении закрытия, и оно никогда не должно превышать номинальное рабочее давление, указанное производителем.

Можно ли закрыть ПВП без гидравлического привода?

Да, на небольших агрегатах можно использовать ручные стопорные винты или ручной насос, но это медленно, и его следует рассматривать как аварийный резерв, а не как проектное предположение. Емкость аккумулятора существует именно для того, чтобы запасенная энергия покрывала первое критическое замыкание.

Почему кольцо медленно закрывается в холодную погоду?

Вязкость. Холодная жидкость препятствует течению через узкие линии и фитинги, поэтому цилиндр наполняется медленнее. Жидкость на основе гликоля и линии правильного размера обычно решают эту проблему; повышение давления насоса не влияет.

Как часто следует проверять гидравлическую жидкость?

Не реже двух раз в год и сразу после любого загрязнения, замены жидкости или капитального ремонта. Количество частиц и содержание воды — это два результата, которые стоит отслеживать с течением времени.