Czy pierścieniowe BOP może wytrzymać operacje wiercenia w wysokiej temperaturze?

W wymagającym środowisku wiercenia ropy i gazu niezawodność sprzętu jest najważniejsza. Pierścieniowe zapobieganie wydmuchiczowi (BOP) jest kluczowym elementem systemu sterowania studentem, zaprojektowanego do uszczelnienia wokół różnych rozmiarów rur lub nawet nad otwartym otworem. Kluczowym pytaniem, przed którymi stoi inżynierowie wiertnicze, jest to, czy standardowy pierścieniowy BOP może niezawodnie wykonywać w operacjach wiercenia o wysokiej temperaturze, takich jak w odwiertach głębinowych lub wysokiej ciśnienia/wysokiej temperaturze (HPHT).

Podstawową funkcją pierścieniowego BOP jest zapewnienie szczelnej uszczelki poprzez uruchomienie wzmocnionego elastomerowego urządzenia do pakowania. Ten sam projekt ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia jego wydajności pod naprężeniem termicznym. Odpowiedź na postawione pytanie nie jest prostym tak lub nie; Jest to wysoce zależne od konkretnego projektu, materiałów wybranych do jego konstrukcji i parametrów operacyjnych studni.

1. Krytyczna rola związków elastomerowych

Najbardziej wrażliwym na temperaturą składnikiem w pierścieniowym BOP jest jednostka pakująca, zwykle wytwarzana z syntetycznych gumy, takich jak uwodorniona guma butadienów nitrylowych (HNBR). Standardowe związki elastomerowe mają zdefiniowane zakresy temperatury roboczej. Podczas gdy wiele standardowych związków działa odpowiednio do 250 ° F (121 ° C), operacje HPHT mogą narażać BOP na temperatury przekraczające 350 ° F (177 ° C), a nawet 500 ° F (260 ° C) w skrajnych przypadkach.

W przypadku usługi w wysokiej temperaturze elastomer musi być specjalnie sformułowany, aby się oprzeć:

• Starzenie się ciepła: Degradacja, stwardnienie i utrata elastyczności nad przedłużającą się narażeniem na ciepło.

• Zestaw kompresji: Trwałe odkształcenie elastomeru po ściśnięciu w wysokiej temperaturze, co uniemożliwiłoby mu powrót do pierwotnego kształtu i utrzymanie uszczelnienia.

• Kompatybilność chemiczna: Zapewnienie elastomeru pozostaje stabilne, gdy jest narażone na płyny wiertnicze w wysokiej temperaturze i potencjalne zanieczyszczenia odwiertów.

Dlatego pierścieniowe BOP określone do operacji w wysokiej temperaturze musi być wyposażone w jednostkę pakowania wykonaną z oceny elastomeru certyfikowanego dla przewidywanej maksymalnej temperatury odwiertu.

2. Rozważania dotyczące składników metalicznych

Podczas gdy elastomer jest głównym problemem, metaliczne składniki pierścieniowego BOP - w tym ciało, tłoki i piasty - są również zaprojektowane w celu utrzymania integralności strukturalnej i funkcji w podwyższonych temperaturach. Wysokie temperatury mogą wpływać na granicę plastyczności metali. Producenci wykorzystują materiały o odpowiednich właściwościach wytrzymałości w temperaturze znamionowej, aby upewnić się, że zapobieganie może nadal zawierać maksymalne ciśnienia znamionowe.

3. Standardy testowania i certyfikacji

Wydajność dowolnego BOP dla usługi HPHT nie jest zakładana; Jest rygorystycznie zatwierdzony. Normy branżowe, przede wszystkim z American Petroleum Institute (API), dyktują wymagania. Standard API 16A określa, że ​​sprzęt oznaczony jako „HPHT” musi być testowany w symulowanych warunkach, które replikują ekstremalne ciśnienia i temperatury, dla których jest oceniane.

Rnular BOP sprzedawany na operacje o wysokiej temperaturze zostanie poddane testom kwalifikacyjnym, w którym zostanie podgrzewana do maksymalnej temperatury znamionowej, a następnie przetestowane ciśnienie w celu potwierdzenia jego możliwości uszczelnienia i ciśnienia. Inżynierowie przeglądający specyfikacje sprzętu muszą sprawdzić, czy zapobiegający posiada odpowiedni monogram API i certyfikat HPHT dla ich konkretnego zastosowania.

4. Czynniki operacyjne i strategie łagodzenia

Nawet przy odpowiednio określonym pierścieniowym BOP praktyki operacyjne mają kluczowe znaczenie dla sukcesu w środowiskach o wysokiej temperaturze.

• Dokładne prognozowanie temperatury: Modele gradientu ciśnienia porów i gradientu złamania muszą zawierać precyzyjne gradienty geotermalne, aby dokładnie przewidzieć temperaturę dolnej i głowicy odwiertu.

• Efekty chłodzenia: W zastosowaniach Deepwater zimna woda morska na dnie morskim może znacznie schłodzić płyny odwiertu, zanim dotrą do stosu BOP na dnie morskim. Często oznacza to, że BOP doświadcza znacznie niższej temperatury niż dno studni. Ten efekt chłodzenia należy obliczyć, aby uniknąć nadmiernego określania oceny temperatury niepotrzebnie.

• Monitorowanie i konserwacja: Niezbędne jest ciągłe monitorowanie temperatur nagłówka. Ponadto życie w wysokiej temperaturze elastomeru jest skończone. Jednostka pakująca na pierścieniowym BOP narażonym na trwałe wysokie temperatury będzie miało ograniczony żywotność obsługi i musi być kontrolowana i wymieniana częściej niż jedna w konwencjonalnych operacjach.

Jakiś pierścieniowe bop może rzeczywiście wytrzymać operacje wiercenia w wysokiej temperaturze, ale tylko wtedy, gdy jest ono celowo zaprojektowane i określone w tym celu. Kamień węgielny jego wydajności polega na wyborze wysokiej temperatury związku elastomerowego dla urządzenia do pakowania i walidacji całego zespołu poprzez rygorystyczne protokoły testowania API HPHT. Odpowiedzialność spada na zespół inżynierii wiertniczej, aby dokładnie zdefiniować kopertę operacyjną i wybrać pierścieniowy BOP z oceną temperatury, która bezpiecznie przekracza przewidywany scenariusz najgorszego przypadku, zapewniając utrzymanie integralności kontroli studni w każdym stanie.