Каковы преимущества и ограничения кольцевого ПБ по сравнению с плунжерным ПБ?

В строгой области контроля скважин блок противовыбросовых превенторов (ПВ) является основной линией защиты от неконтролируемых выбросов углеводородов. Хотя существуют различные типы ПБ, кольцевой ПБ является важнейшим и универсальным компонентом.

Понимание основной функции
А Кольцевой ПБ предназначен для образования уплотнения в кольцевом пространстве между стволом скважины и трубой (бурильной трубой, обсадной колонной или НКТ) или, при необходимости, на открытом стволе скважины. Его работа основана на усиленном резиновом упаковочном узле в форме пончика, который механически сжимается внутрь под действием гидравлического давления. Это контрастирует с ПБ плунжерного типа, в которых используются стальные плунжеры с резиновыми элементами для герметизации труб определенных размеров или полного сдвига трубы.

Основные преимущества кольцевого ПБ
Конструкция кольцевого ПБ обеспечивает ряд явных эксплуатационных преимуществ:

Непревзойденная гибкость в герметизации: наиболее существенным преимуществом является возможность герметизации труб самых разных диаметров, включая нестандартные формы, такие как келли и инструментальные соединения. Он также может полностью герметизировать открытый ствол скважины без наличия трубы. Это устраняет необходимость замены плунжеров при спуске и спуске труб разных размеров, что повышает эффективность работы.

Расширенные возможности зачистки: кольцевой превентор обеспечивает «зачистку» – контролируемое перемещение трубы через закрытый превентор. Это возможно, поскольку эластомерный уплотнительный узел может плавно сжиматься и расширяться, позволяя перемещать трубу вертикально, сохраняя при этом герметичность — функция, невыполнимая для большинства превенторов плунжерного типа.

Централизация трубы: когда уплотнительный узел закрывается, он естественным образом центрирует трубу внутри ствола скважины. Это критически важная функция безопасности, поскольку она гарантирует, что любые последующие противотанковые превенторы, расположенные под ней, смогут эффективно приблизиться к намеченной цели.

Функция главного клапана: в определенных ситуациях кольцевой превентор может использоваться в качестве основного запорного клапана скважины, особенно во время бурения и капитального ремонта скважин, когда размер труб часто меняется.

Неотъемлемые ограничения и соображения
Несмотря на свою универсальность, кольцевой ПБ имеет присущие ему ограничения, которые диктуют, что он должен быть частью многоуровневой системы ПБ, а не автономным решением.

Более низкие номинальные давления: как правило, кольцевые превенторы имеют более низкие максимальные номинальные давления по сравнению с плунжерными превенторами аналогичного размера, особенно при больших размерах отверстий. В условиях высокого давления для окончательной остановки скважины часто приходится полагаться на превенторы плунжера.

Ограниченные возможности при высоком перепаде давления: операции по зачистке ограничены перепадом давления на превенторе. Высокое давление создает значительное трение на трубе, что может ускорить износ насадочных элементов и затруднить или сделать невозможной зачистку без специального оборудования.

Износ упаковочного элемента: Эластомерный упаковочный элемент является расходной деталью. Срок его службы сокращается из-за частых закрытий и открытий, операций по зачистке, а также воздействия абразивных материалов или высокотемпературных скважинных жидкостей. Тараны, особенно глухие/срезные тараны, обычно более прочны для длительной герметизации закрытого ствола скважины.

Не предназначен для резки труб или герметизации гофрированных труб: в отличие от срезного плунжера, кольцевой превентор не может прорезать бурильную трубу. Его герметизирующая способность также ухудшается, если труба значительно деформируется или разрушается.

Кольцевой превентор не является прямой заменой превентора плунжерного типа; скорее, это дополнительный компонент. Его сильные стороны заключаются в гибкости, способности к зачистке и способности обрабатывать динамический диапазон размеров труб. Его ограничения в обработке давления и долговечности элементов означают, что его лучше всего использовать в рамках многоуровневой стратегии управления скважинами.

Надежный блок ПБ использует сильные стороны обоих типов: кольцевой ПБ — за его универсальность, а плунжерные ПБ — за их целостность под высоким давлением и способность разрезать трубы. Понимание этих преимуществ и ограничений имеет основополагающее значение для инженеров и операторов при проектировании эффективных систем управления скважинами и выполнении безопасных операций по бурению и заканчиванию скважин.