Wyjaśnienie hydrauliki BOP: dobór akumulatora, stopień zamknięcia i czas reakcji

Hydraulika BOP to zmagazynowana energia, płyn i ścieżka sterowania, która faktycznie napędza element uszczelniający zabezpieczenia przed wydmuchem przed ciśnieniem w odwiercie. Gdy pojemność akumulatora, stopień zamknięcia i rozmiar linii są nieprawidłowe, stos może przejść każdy test powłoki na certyfikacie i nadal zamykać się zbyt wolno lub zamykać się bez uszczelnienia podczas prawdziwego kopnięcia.

Najpierw praktyczna odpowiedź: dobierz akumulatory na podstawie rzeczywistej objętości wyporu każdej funkcji w stosie, zweryfikuj stopień zamknięcia przy najwyższym oczekiwanym ciśnieniu zamykającym i zmierz czas zamknięcia zainstalowanej jednostki, zamiast ufać arkuszowi danych. Cała reszta tego artykułu wyjaśnia, dlaczego te trzy liczby mają znaczenie i jak na siebie oddziałują.

Co właściwie obejmuje hydraulika BOP

Hydraulika BOP to zamknięta pętla mocy składająca się z czterech części i wszystkie cztery muszą być dobrane razem. System magazynuje energię, wytwarza ciśnienie, rozprowadza przepływ i przekształca go w siłę mechaniczną działającą na zabezpieczenie.

• Magazynowanie energii: butle akumulatorowe naładowane azotem, które zwykle stanowią jedyne źródło energii w przypadku awarii zasilania.
• Wytwarzanie ciśnienia:
pompy zamykające i regulatory, które ładują butle i utrzymują ciśnienie w systemie.
• Dystrybucja: kolektory, zawory sterujące, regulatory, panele i przewody hydrauliczne aż do każdej funkcji.
• Uruchomienie: cylindry robocze w zabezpieczeniach pierścieniowych i zabezpieczeniach tłokowych, a także śruby blokujące w zespołach, które je posiadają.

Przydatny sposób myślenia: system musi dostarczyć określoną objętość, pod określonym ciśnieniem, w określonym czasie, w momencie, gdy platforma utraciła już moc i powietrze przyrządowe. Każdą decyzję projektową należy oceniać w oparciu o ten pojedynczy scenariusz.

Bezpośrednia, sterowana pilotem i kontrola podwodna

Stosy powierzchniowe prawie zawsze korzystają z pilotażowego sterowania hydraulicznego, ponieważ pozwala to zachować krótkie linie wysokiego ciśnienia i przenosi tylko niewielką objętość pilota do zdalnego panelu. Bezpośrednie sterowanie hydrauliczne jest prostsze i wolniejsze i obecnie można je spotkać głównie w małych jednostkach remontowych.

Dlaczego systemy podwodne wyglądają inaczej

Kominy podmorskie wykorzystują pośrednie sterowanie hydrauliczne, w którym ciśnienie pilota przemieszcza się w dół pępowiny do podmorskich zasobników kontrolnych i zaworów sekwencyjnych, które przepuszczają płyn z lokalnych zbiorników akumulatorowych. Powodem jest odległość: przepychanie pełnej objętości uruchamiania przez kilkaset metrów węża byłoby zbyt wolne i spowodowałoby zbyt dużą utratę ciśnienia w wyniku tarcia. Reakcja podwodna musi również uwzględniać ciśnienie hydrostatyczne, więc funkcja, która zamyka się w ciągu kilku sekund na lądzie, może wymagać dłuższego czasu na morzu.

Stopień zamknięcia: liczba decydująca o tym, czy baran pieczętuje

Stopień zamknięcia to stosunek pomiędzy ciśnieniem w odwiercie, jakie musi wytrzymać zabezpieczenie, a ciśnieniem hydraulicznym wymaganym do jego zamknięcia i jest to najbardziej użyteczna wartość hydrauliczna w całym kominie. W praktyce stosunek ten jest w przybliżeniu ciśnieniem w odwiercie podzielonym przez hydrauliczne ciśnienie robocze dostępne w cylindrze, po uwzględnieniu strat w przewodzie i tarcia uszczelnienia.

Prosty przykład: przy ciśnieniu zamknięcia 10 000 psi i 1500 psi na cylindrze tłoka współczynnik roboczy wynosi około 6,7:1. Jeżeli tarcie i straty w przewodzie pochłoną 200 psi, efektywny współczynnik spada i tłok może dotrzeć do rury bez całkowitego uszczelnienia. Właśnie dlatego operatorzy utrzymują ciśnienie w butli w pobliżu górnej granicy zakresu producenta, a nie minimalnego, i dlaczego zbyt małe przewody sterujące stanowią rzeczywiste zagrożenie przy dobrej kontroli, a nie niedogodność.

Pierścienie zasługują na osobną uwagę: ponieważ element musi przeciskać się przez wszystko, od rury wiertniczej po Kelly'ego, zapotrzebowanie na hydraulikę jest w równym stopniu problemem związanym z objętością, jak i ciśnieniem. Zachowanie uszczelniające samego elementu zostało omówione bardziej szczegółowo w tym artykule pierścieniowa skuteczność uszczelniania BOP .

Pierścieniowy BOP JIANGSU WELLHEAD DRILLING EUIPMENT CO., LTD. została założona w lutym 2005 roku i jest krajowym przedsiębiorstwem produkcyjnym zaawansowanych technologii, które integruje badania i rozwój, produkcję, sprzedaż, ... Zobacz produkt →

Rozmiar akumulatora i użyteczna objętość płynu

Pojemność akumulatora jest ustalana na podstawie liczby funkcji, które zamierzasz zamykać w kolejności, a nie na podstawie fizycznego rozmiaru płozy jednostki zamykającej. Najczęstszym błędem jest liczenie butelek, a nie zużywalnego płynu.

Praktyka oparta na API 16D jest rozsądną kotwicą: użyteczny płyn powinien stanowić co najmniej 1,5-krotność całkowitej objętości wyporowej wszystkich funkcji, które mają być obsługiwane z akumulatora, z dodatkowym uwzględnieniem samego układu sterowania. Płyn użyteczny to pozostałość po wstępnym napełnieniu i minimalnym ciśnieniu niezbędnym do utrzymania funkcji w stanie zamkniętym, więc zawsze jest znacznie poniżej nominalnej objętości butelki.

• Wstępne ładowanie wynosi zwykle około 1000 psi azotu w systemie 3000 psi, sprawdzane przy zatrzymanych pompach i spuszczeniu płynu z butelek.
• Oblicz przemieszczenie na funkcję na podstawie objętości zamknięcia podanej przez producenta, a następnie pomnóż przez liczbę operacji, które chcesz wykonać bez ponownego ładowania.
• Dodaj pierścień, ponieważ pojedyncze zamknięcie pierścienia może zużyć więcej płynu niż trzy uderzenia tłoka.
• Potwierdź, że wydajność pompy umożliwia naładowanie butelek w realistycznym czasie, włączając jedną pompę nieczynną.

Czas reakcji: co faktycznie odczuwa podłoga platformy

Czas reakcji jest bardziej problemem hydraulicznym niż problemem ciśnienia. Długie, wąskie linie i zimny, lepki płyn kosztują więcej sekund niż nieco za mały zestaw butelek i są znacznie trudniejsze do późniejszej diagnozy.

Zmierz reakcję zainstalowanego komina za pomocą rejestratora ciśnienia, w realistycznej temperaturze otoczenia, dla jednej funkcji na raz, a następnie w najgorszej kolejności. Testowanie sprzętu sprawia, że ​​jest to powtarzalne, a nie anegdotyczne.

Kikut testowy BOP do kontroli odwiertu pod wysokim ciśnieniem Wysokociśnieniowy kikut testowy do uszczelniania i zapobiegania wydmuchom ze zdalnym monitorowaniem, istotny przy sprawdzaniu reakcji zainstalowanego komina przed przypisaniem powolnego zamykania stanowi płynu. Zobacz produkt →

Płyn hydrauliczny, czystość i zimna pogoda

Wybór płynu ma znacznie mniejsze znaczenie niż stan płynu. Większość skarg związanych z powolnym zamykaniem wynika z zanieczyszczenia wody, napowietrzenia lub niewłaściwej lepkości w temperaturze otoczenia, a nie z bazy na etykiecie.

• Płyn na bazie wody z inhibitorem korozji i 3 do 5% smaru jest powszechnym rozwiązaniem tam, gdzie liczy się wyciek do środowiska.
• Mieszanki glikolu lepiej utrzymują lepkość w warunkach ujemnych; jeśli specyfikacja na to pozwala, stosuje się olej mineralny.
• Docelowa czystość ISO 4406 około 18/16/13 lub lepsza, z absolutną filtracją 10 mikronów na ścieżce napełniania i przenoszenia.
• Próbkuj płyn co najmniej dwa razy w roku oraz po każdym przypadku zanieczyszczenia i nigdy nie uzupełniaj innym olejem bazowym.

Kiedy BOP nie zamyka się: odczytanie objawu

Jeśli funkcja zamyka się powoli, a następnie zachowuje się normalnie, podejrzewaj obecność powietrza; jeśli ulega ciągłej degradacji w ciągu tygodni, należy podejrzewać utratę płynu, wyciek wewnętrzny lub zużycie uszczelek. Schemat objawów zwykle identyfikuje przyczynę szybciej niż manometr.

Pamiętaj, że hydraulika i pętla kontroli ciśnienia działają jak para. The kolektor ssący musi przyjąć przepływ, który odwraca zawór, a wolno działający dławik zamienia kontrolowane kopnięcie w skok ciśnienia, nawet jeśli sam BOP działa prawidłowo.

Dopasowanie sprzętu BOP do zasilania hydraulicznego

Najtańszym miejscem do naprawienia niedopasowania hydraulicznego jest etap specyfikacji, podczas gdy średnica cylindra, ciśnienie robocze i pojemność skokowa cylindra są nadal do negocjacji. Modernizacja jednostki zamykającej po dostawie jest zawsze kosztowna.

1. Potwierdź ciśnienie robocze i objętość wyporu dla każdego siłownika i rozmiaru pierścienia, który chcesz uruchomić.
2. Zdecyduj, czy potrzebujesz ryglowania hydraulicznego, ręcznych śrub blokujących, czy obu, i potwierdź, jak każdy z nich wpływa na objętość zamykania.
3. Potwierdź dokumentację sprzętową API 16A i kompatybilność systemu sterowania API 16D w tym samym pakiecie.
4. Potwierdź, że rozmiary portów, typy połączeń i długości przewodów odpowiadają jednostce zamykającej, a następnie oblicz straty tarcia przy przepływie szczytowym.
5. Przeprowadź test działania w minimalnej temperaturze otoczenia przed odbiorem, a nie po.

W przypadku konfiguracji stosowych często praktycznym wyborem jest podwójny korpus siłownika, ponieważ zapewnia on zaślepienie i zamknięcie rury w jednej obudowie kołnierzowej oraz zmniejsza liczbę obwodów hydraulicznych, które należy poprowadzić i przetestować.

Podwójne zabezpieczenie przed wydmuchem tłoka do kontroli wiercenia studni Urządzenie uszczelniające głowicę odwiertu z dwoma siłownikami, oferujące zaślepkę i zamknięcie rury w jednym korpusie kołnierzowym, wykonane z materiałów API 6A/NACE do operacji wierceń pod wysokim ciśnieniem. Zobacz produkt →

Często zadawane pytania

Do czego należy ładować butelki akumulacyjne?

Zwykle punktem wyjścia jest azot pod ciśnieniem około 1000 psi w systemie 3000 psi, sprawdzany przy zatrzymanych pompach i spuszczeniu płynu z butelek. Systemy o wyższym ciśnieniu wymagają wyższego napięcia wstępnego i zawsze obowiązuje tabela producenta.

Jakiego ciśnienia hydraulicznego potrzeba do zamknięcia siłownika?

Zwykle 1500 do 3000 psi na cylindrze dla jednostek powierzchniowych plus dodatek na tarcie liniowe. Dokładna wartość wynika ze stopnia zamknięcia przy maksymalnym przewidywanym ciśnieniu zamknięcia i nigdy nie powinna przekraczać znamionowego ciśnienia roboczego producenta.

Czy BOP można zamknąć bez zasilania hydraulicznego?

Tak, przy użyciu ręcznych śrub blokujących lub ręcznej pompy w mniejszych jednostkach, ale jest to powolne i należy je traktować jako awaryjne zabezpieczenie, a nie założenie projektowe. Pojemność akumulatora jest dokładnie taka, że ​​zmagazynowana energia pokrywa pierwsze krytyczne zamknięcie.

Dlaczego pierścień zamyka się powoli przy zimnej pogodzie?

Lepkość. Zimny ​​płyn jest odporny na przepływ przez wąskie przewody i złączki, przez co cylinder napełnia się wolniej. Zwykle rozwiązuje to płyn na bazie glikolu i przewody o odpowiednim rozmiarze; zwiększenie ciśnienia pompy nie powoduje tego.

Jak często należy sprawdzać płyn hydrauliczny?

Co najmniej dwa razy w roku i natychmiast po każdym zanieczyszczeniu, wymianie płynu lub ważniejszej naprawie. Liczba cząstek i zawartość wody to dwa wyniki, które warto śledzić w czasie.