Wyjaśnienie akumulatorów BOP: zasada działania, dobór rozmiaru i kontrole w terenie

Akumulator BOP to jednostka hydrauliczna magazynująca energię, która zamyka zabezpieczenia przed wydmuchem, gdy wiertnica nie ma zasilania, sprężonego powietrza ani działających pomp. Nie jest to element odwiertu; to właśnie zasilacz sprawia, że ​​reszta stosu BOP pracuje awaryjnie, a jego pojemność mierzy się w użytecznym płynie hydraulicznym, a nie w liczbie butelek mieszczących się na płozie.

Ta definicja wpływa na wszystko poniżej: dlaczego wstępne naładowanie azotem jest ważniejsze niż liczba butelek, dlaczego jednostka, która pomyślnie przeszła kontrolę ciśnienia statycznego, może nadal zamykać się powoli i co należy określić, napełnić i sprawdzić, aby siła zamykania nadal utrzymywała się na poziomie drugiej i trzeciej funkcji kopnięcia.

Co musi zrobić akumulator BOP

Powierzchniowy akumulator BOP musi dostarczać wystarczającą ilość zmagazynowanego płynu, aby po kolei uruchomić każdą wymaganą funkcję awaryjną i nadal utrzymywać ciśnienie powyżej wartości wstępnego naładowania azotem, bez zewnętrznego źródła energii.

Jednostka robocza zawiera zatem co najmniej:

• Butle naładowane azotem na stojaku z kolektorem, każda z własnym zaworem odcinającym.
• Zbiornik hydrauliczny o wymiarach dostosowanych do objętości rozładowywanych butelek plus margines roboczy.
• Pompy napędzane powietrzem, elektryczne lub podwójne z automatycznymi wyłącznikami ciśnieniowymi.
• Regulatory zmniejszające ciśnienie w butelce do zasilania siłownika i pierścieniowego zabezpieczenia.
• Zawory nadmiarowe, zawory zwrotne i dedykowane złącze ładowania azotu.
• Panel sterowania z zaworami funkcyjnymi oraz panel zdalny na podłodze wiertnicy w większości wiertnic.
• Manometry lub przetworniki, alarmy niskiego ciśnienia i wskazanie poziomu płynu.

Projektowanie i praktyka operacyjna opierają się na dwóch dokumentach: API Spec 16D dla samego systemu kontroli i API Std 53 dla systemów wyposażenia do kontroli odwiertu w miejscu odwiertu. Obydwa zakreślają tę samą liczbę, użyteczną objętość płynu przy określonym marginesie ciśnienia, i oba zakładają, że urządzenie jest ładowane, sprawdzane i testowane zgodnie z harmonogramem.

Jak zmagazynowana energia staje się siłą zamykającą

Energia jest magazynowana w postaci sprężonego azotu, a nie pompowanej cieczy, dlatego urządzenie kontynuuje pracę nawet po utracie mocy przez platformę.

Każda butelka jest podzielona na dwie komory. Azot jest wstępnie ładowany z jednej strony; płyn hydrauliczny ze zbiornika jest pompowany do drugiego. Ponieważ azot ulega kompresji, a płyn nie, pompa ładuje gaz podczas wypełniania skorupy. Kiedy zawór funkcyjny otwiera się, azot rozszerza się i wypycha płyn pod ciśnieniem do operatora zapory, bez konieczności stosowania pompy, dopływu powietrza ani zasilania elektrycznego.

Wstępne ładowanie to podstawa systemu. Płyn przestaje płynąć, gdy ciśnienie w butelce spadnie do wartości wstępnego naładowania azotu, więc wszelkie przydatne działania mają miejsce pomiędzy ciśnieniem roboczym a wstępnym naładowaniem.

Typ butelki określa sposób separacji

Wstępne ładowanie podlega przepisom dotyczącym gazu, podobnie jak zima

W systemie pod ciśnieniem 3000 psi wstępne ciśnienie azotu wynosi zwykle 1000 psi, sprawdzane przy odizolowanej i opróżnionej stronie cieczy. Wartość ta zależy od temperatury: butelka naładowana do 1000 psig w temperaturze 70°F odczytuje około 865 psig w temperaturze 0°F, ponieważ ciśnienie azotu rośnie wraz z temperaturą bezwzględną. Jednostka, która latem wyglądała na w pełni naładowaną, podczas styczniowego przeglądu może zabraknąć użytecznego płynu, a jednostka ładowana sprężonym powietrzem zamiast suchego azotu niesie ze sobą realne ryzyko pożaru.

Rozmiar według objętości użytkowej, a nie liczby butelek

Liczba, która należy do specyfikacji, to użyteczna objętość płynu przy określonym marginesie ciśnienia, a nie całkowita objętość butelki lub liczba butelek.

W przypadku systemu o ciśnieniu 3000 psi i wstępnym naładowaniu 1000 psi przybliżenie izotermiczne jest proste: objętość użytkowa równa się całkowitej objętości butelki pomnożonej przez jeden minus wstępne naładowanie (bezwzględne) podzielone przez ciśnienie robocze (bezwzględne). W praktyce wartość, którą należy wykazać, jest mniejsza, ponieważ po wykonaniu ostatniej wymaganej funkcji system musi pozostać co najmniej 200 psi powyżej ciśnienia wstępnego. To jest liczba, którą daje test pobierania.

Następują dwie konsekwencje. Zwiększanie wstępnego napełnienia w celu uzyskania dodatkowego ciśnienia w butelce zawsze zmniejsza ilość użytego płynu. Dodanie funkcji, drugiego pierścienia, zaworu HCR lub dławika hydraulicznego, zmienia wymagania, dlatego też zmiana stosu często wymusza zmianę rozmiaru akumulatora, a nie jeszcze jednej butelki.

Wstępne ładowanie, regulowane ciśnienia i czas zamykania

Najpierw należy ustawić wstępne napełnienie azotem, ponieważ każde inne ciśnienie wywierane na urządzenie znajduje się za nim, a o czasie zamknięcia decyduje droga przepływu, a nie liczba butelek.

Czas zamknięcia stanowi problem z przepływem. Rozmiar zaworu, średnica węża, objętość operatora i długość odcinka od panelu do filtra mają znaczenie dla więcej niż jednej dodatkowej butelki. Jednostka może utrzymać pełne ciśnienie i nadal powoli się zamykać, jeśli droga przepływu jest ograniczona, dlatego prawdziwym dowodem jest test działania, a nie manometr.

Codzienne kontrole, tryby awarii i test wyciągania

Dziesięciominutowe obejście pozwala wykryć prawie każdy problem z akumulatorem, zanim stanie się on zdarzeniem dobrze kontrolowanym.

• Ciśnienie w butelce i wstępne naładowanie odczytuje się w odniesieniu do temperatury otoczenia, a nie w stosunku do odczytu w lecie.
• Poziom zbiornika, kolor płynu i wszelkie oznaki emulsji lub piasku.
• Ciśnienie rozruchu pompy i czas ładowania; powolne ładowanie wskazuje na zużytą pompę lub nieszczelny zawór zwrotny.
• Wycieki na złączach kolektora, zaworach butli i przewodach zasilających operatora.
• Ciśnienie zasilania powietrzem i stan osuszacza w jednostkach napędzanych powietrzem.
• Zawory funkcyjne powracają całkowicie do położenia neutralnego, bez pełzania ciśnienia na manometrach.
• Zdalny panel i alarmy niskiego ciśnienia przetestowane zgodnie z programem studni.

Większość awarii w terenie ma cztery przyczyny: pęknięty lub złożony pęcherz, powolny wyciek azotu z zaworu lub portu ładowania, nieszczelny zawór zwrotny butelki, który umożliwia migrację płynu między butelkami oraz zanieczyszczony płyn hydrauliczny, który blokuje filtry i spowalnia każdą funkcję. Żaden z nich nie jest wiarygodnie widoczny na manometrze. Dlatego istnieje okresowy test zaciągnięcia:

1. Zanotuj temperaturę otoczenia, wartości wstępnego ładowania i sekwencję funkcji wymaganą przez program studni.
2. Odizolować pompy i wszelkie zewnętrzne źródła energii; zanotuj ciśnienie początkowe i poziom w zbiorniku.
3. Uruchom każdą wymaganą funkcję po kolei, zazwyczaj wszystkie siłowniki są zamknięte, jeden pierścieniowy zamknięty, a zawór HCR otwarty.
4. Rejestruj ciśnienie po każdym kroku; po zakończeniu działania końcowego ciśnienie w systemie musi pozostać co najmniej 200 psi powyżej ciśnienia wstępnego.
5. Porównaj wylany płyn z oczekiwaną objętością użytkową, naładuj urządzenie i zapisz wynik.

Ta sama dyscyplina obowiązuje, gdy komin jest poddawany próbie ciśnieniowej, a nie funkcjonalnej: uszczelki, wnęki i operatory są poddawane działaniu ciśnienia, a system sterowania musi przez cały czas zachować swoje marginesy.

Kikut testowy BOP do testowania stosu środka zapobiegającego wydmuchom BOP Test Stump do systemów zapobiegania wydmuchom, zapewniający uszczelnienie pod wysokim ciśnieniem i zdalne sterowanie w kominach testowanych ciśnieniowo z dopasowanymi jednostkami sterującymi. Zobacz produkt →

Gdzie akumulator spotyka się ze stosem

Określ jednostkę sterującą i osprzęt stosu, ponieważ same zabezpieczenia decydują o potrzebnej objętości użytkowej.

Największymi konsumentami przechowywanego płynu są zabezpieczenie pierścieniowe, które wymaga dużej objętości do uszczelnienia rur o różnych średnicach, oraz zabezpieczenia tłokowe, które muszą zamykać się i zatrzaskiwać pod wpływem ciśnienia w studni. Powszechnym minimum jest stos dwóch siłowników z jednym pierścieniem; dodanie siłownika ścinającego lub drugiego pierścienia zmienia obliczenie objętości użytkowej, a tym samym zestaw butelek i rozmiar pompy.

Dopasowanie ciśnień znamionowych, rozmiarów kołnierzy i objętości napędu do systemu sterowania na etapie specyfikacji pozwala uniknąć typowych problemów w terenie: powolnego zamykania, elementów uszkodzonych przez nadmierne ciśnienie oraz paneli, które nie mogą obsługiwać wszystkich funkcji na rysunku.

Pierścieniowy BOP do kontroli studni wiertniczych i awaryjnego uszczelniania Pierścieniowy BOP do kontroli studni wiertniczych, zapewniający pierścieniowe uszczelnienie i szybką reakcję; wybieraj z dopasowanymi wartościami ciśnienia, rozmiarami kołnierzy i objętościami operatora. Zobacz produkt →

Podwójny siłownik BOP do uszczelnienia głowicy odwiertu API 16A Double Ram BOP wykorzystuje dwa siłowniki jako barierę uszczelniającą; API 6A/NACE MR0175, z ciśnieniem, kołnierzem i objętościami operatora dopasowanymi do systemów sterowania. Zobacz produkt →

Często zadawane pytania

Ile płynu użytkowego potrzebuje akumulator BOP?

Wystarczająco, aby uruchomić każdą wymaganą funkcję awaryjną po kolei i nadal utrzymywać ciśnienie co najmniej 200 psi powyżej wstępnego napełnienia azotem, co dokładnie potwierdza test zasysania. Całkowita objętość butelki nie jest odpowiedzią.

Jakiego wstępnego napełnienia azotem powinienem użyć?

W systemie o ciśnieniu 3000 psi, typowym punktem początkowym jest 1000 psi przy 70°F, dostosowany do temperatur faktycznie obserwowanych przez urządzenie. Sprawdź to przy odizolowanej i opróżnionej części cieczy i używaj wyłącznie suchego azotu.

Jak często należy testować akumulator?

Codzienne kontrole ciśnienia i płynu, z testami działania i poboru w odstępach czasu określonych przez API Std 53, program operatora i lokalne przepisy, nie tylko po awarii.

Czy jeden akumulator może obsłużyć dwa urządzenia?

Generalnie nie. Objętość użytkowa, przebiegi węży i ​​układ paneli zostały zaprojektowane wokół jednego stosu i jednego układu zestawu, więc drugi stos zwykle oznacza większy zestaw butelek lub oddzielną jednostkę.

Zakup akumulatora sprowadza się do trzech możliwych do zweryfikowania rzeczy: pojemności użytkowej potwierdzonej testami, poziomu wstępnego ładowania, który przetrwa zimę oraz zabezpieczeń odpowiadających ciśnieniu znamionowemu na rysunku. Kupujący pytają o wszystkie trzy i potwierdzają zakres produkcji kryjący się za znakami API 16A i API 16C , rzadko daj się zaskoczyć w terenie.

Etap weryfikacji jest identyczny w przypadku kominów nowych i ponownie certyfikowanych, ponieważ każda wnęka jest poddawana próbie ciśnieniowej przed rozpoczęciem pracy urządzenia. Dlatego kikut testowy BOP należy do tej samej rozmowy co jednostka sterująca.