Un accumulatore BOP è l'unità idraulica ad energia immagazzinata che chiude i dispositivi di prevenzione dello scoppio quando un impianto di perforazione non dispone di alimentazione, aria compressa e pompe in funzione. Non è un componente ben noioso; è l'alimentatore che fa funzionare il resto dello stack BOP in caso di emergenza e la sua capacità è misurata in fluido idraulico utilizzabile, non in quante bottiglie si adattano allo skid.
Questa definizione guida tutto quanto segue: perché la precarica di azoto conta più del numero di bottiglie, perché un'unità che supera un controllo della pressione statica può ancora chiudersi lentamente e cosa specificare, caricare e ispezionare in modo che la forza di chiusura sia ancora presente nella seconda e terza funzione di un calcio.
Cosa deve fare un accumulatore BOP
Un accumulatore BOP di superficie deve fornire abbastanza fluido immagazzinato per azionare in sequenza tutte le funzioni di emergenza richieste e mantenere comunque la pressione al di sopra della precarica di azoto, senza alcuna fonte di energia esterna.
Un'unità di lavoro contiene quindi, come minimo:
- Bottiglie caricate di azoto su un rack collettore, ciascuna con la propria valvola di isolamento.
- Un serbatoio idraulico dimensionato per coprire il volume scaricato dalle bottiglie, più un margine di lavoro.
- Pompe pneumatiche, elettriche o doppie con pressostati automatici.
- Regolatori che riducono la pressione della bottiglia fino al pistone e all'alimentazione del dispositivo di prevenzione anulare.
- Valvole di sicurezza, valvole di ritegno e una connessione dedicata per la ricarica dell'azoto.
- Un pannello di controllo con valvole funzionali, oltre a un pannello remoto sul pavimento della perforatrice sulla maggior parte degli impianti.
- Manometri o trasduttori, allarmi di bassa pressione e indicazione del livello del fluido.
La progettazione e la pratica operativa rientrano in due documenti: API Spec 16D per il sistema di controllo stesso e API Std 53 per i sistemi di apparecchiature di controllo del pozzo nel sito del pozzo. Entrambi cerchiano lo stesso numero, volume di fluido utilizzabile con un margine di pressione definito, ed entrambi presuppongono che l'unità venga caricata, ispezionata e testata secondo un programma.
Come l'energia immagazzinata diventa forza di chiusura
L'energia viene immagazzinata sotto forma di azoto compresso anziché di fluido pompato, motivo per cui l'unità continua a funzionare anche dopo che l'impianto perde potenza.
Ogni bottiglia è divisa in due camere. L'azoto è precaricato da un lato; il fluido idraulico dal serbatoio viene pompato nell'altro. Poiché l'azoto si comprime e il fluido no, la pompa carica il gas mentre riempie il guscio. Quando una valvola funzionale si apre, l'azoto si espande e spinge il fluido sotto pressione verso l'operatore del dispositivo di prevenzione, senza bisogno di pompa, alimentazione d'aria o energia elettrica.
La precarica è la base del sistema. Il fluido smette di fluire quando la pressione della bombola scende al di sotto del valore di precarica dell'azoto, quindi ogni azione utile avviene tra la pressione di esercizio e la precarica.
Il tipo di bottiglia imposta il modo in cui viene effettuata tale separazione
| Digitare | Separazione | Punti di forza | Attenzione |
|---|---|---|---|
| Vescica | La camera d'aria in gomma trattiene l'azoto all'interno di un guscio in acciaio pieno di liquido | Risposta rapida, basso costo per gallone, facile da ricaricare e ricaricare la camera d'aria | Vescica can rupture or chafe if precharge is wrong; moderate volume per bottle |
| Pistone | Un pistone sigillato separa le due camere | Valori di pressione più elevati, ampia tolleranza alla temperatura, lunga durata | L'usura delle guarnizioni aggiunge particelle al fluido; più pesante, più costoso, necessita del servizio di tenuta |
| Diaframma | Un diaframma flessibile separa le camere | Compatto, nessuna guarnizione scorrevole, comportamento prevedibile | Piccolo volume utilizzabile per bottiglia; affaticamento del diaframma |
La precarica segue la legge del gas, così come l'inverno
Su un sistema da 3.000 psi la precarica di azoto è solitamente di 1.000 psi, controllata con il lato del fluido isolato e drenato. Questa cifra dipende dalla temperatura: una bottiglia caricata a 1.000 psig a 70 °F legge circa 865 psig a 0 °F, perché la pressione dell'azoto varia con la temperatura assoluta. Un'unità che sembrava completamente carica in estate può essere a corto di fluido utilizzabile durante un workover di gennaio, e una caricata con aria compressa invece che con azoto secco comporta un reale rischio di incendio.
Dimensioni in base al volume utilizzabile, non al numero di bottiglie
Il numero che appartiene a una specifica è il volume del fluido utilizzabile con un margine di pressione definito, mai il volume totale della bottiglia o il numero di bottiglie.
Per un sistema da 3.000 psi con precarica di 1.000 psi, l'approssimazione isotermica è semplice: il volume utilizzabile è uguale al volume totale della bottiglia moltiplicato per uno meno la precarica (assoluta) diviso per la pressione di esercizio (assoluta). In pratica, il valore da dimostrare è inferiore, perché il sistema deve rimanere almeno 200 psi sopra la precarica dopo l'ultima funzione richiesta. Questo è il numero prodotto da un test di prelievo.
| Banca di bottiglie | Volume totale | Utilizzabile per precaricare | Utilizzabile con precarico a 200 psi | Dove è comunemente visto |
|---|---|---|---|---|
| 4 × 10 galloni | 40 galloni | ≈ 26,5 galloni | ≈ 24 galloni | Stack di superficie compatti con poche funzioni |
| 4 × 15 galloni | 60 galloni | ≈ 39,8 galloni | ≈ 36 galloni | Pile di superficie con pistoni e uno anulare |
| 6 × 15 galloni | 90 galloni | ≈ 59,7 galloni | ≈ 54 galloni | Stack più grandi, pozzi più profondi, funzioni aggiuntive |
| 4 × 20 galloni | 80 galloni | ≈ 53 galloni | ≈ 48 galloni | Camini ad alta pressione con cilindri di taglio |
Ne conseguono due conseguenze. Aumentare la precarica per aumentare la pressione della bombola riduce sempre il fluido utilizzabile. E l'aggiunta di funzioni, come una seconda corona anulare, una valvola HCR o uno starter idraulico, cambia i requisiti, motivo per cui un cambio di stack spesso impone il ridimensionamento dell'accumulatore anziché un'altra bottiglia.
Precarica, Pressioni Regolate e Tempo di Chiusura
Impostare prima la precarica dell'azoto, perché ogni altra pressione sull'unità è a valle di essa e il tempo di chiusura è deciso dal percorso del flusso piuttosto che dal conteggio delle bottiglie.
| Parametro | Valore tipico | Perché è importante |
|---|---|---|
| Pressione di esercizio della bottiglia | 3.000 PSI | Limita l'energia immagazzinata e imposta la pressione nominale del rack |
| Precarica di azoto | 1.000 psi a 70 °F | Il pavimento del sistema; troppo basso spreca volume, troppo alto lo rimuove |
| Fornitura del dispositivo di prevenzione del pistone | 1.500 psi, regolata | Corrisponde alle valutazioni degli operatori; una pressione extra aggiunge usura, non forza |
| Fornitura preventer anulare | 1.500 psi, regolata | Deve sigillare senza comprimere eccessivamente e danneggiare l'elemento |
| Fornitura di pistoni di taglio e HCR | 3.000 PSI, unregulated branch | Il taglio richiede la massima pressione disponibile |
| Orario di chiusura | 30 s o meno per gli arieti, 45 s o meno per gli arieti di taglio | Definisce quanto fluido deve risultare il test di prelievo |
L'orario di chiusura è un problema di flusso. Le dimensioni della valvola, il foro del tubo, il volume dell'operatore e la lunghezza del percorso dal pannello al dispositivo di prevenzione sono più importanti di una bottiglia in più. Un'unità può mantenere la massima pressione e comunque chiudersi lentamente se il percorso del flusso è limitato, motivo per cui la prova reale è il test funzionale, non il manometro.
Controlli giornalieri, modalità di guasto e draw-down test
Una visita di dieci minuti individua quasi ogni problema dell'accumulatore prima che diventi un evento di buon controllo.
- La pressione della bottiglia e la precarica vengono misurate rispetto alla temperatura ambiente, non rispetto a una lettura estiva.
- Livello del serbatoio, colore del fluido e qualsiasi segno di emulsione o graniglia.
- Pressione di avvio pompa e tempo di ricarica; una ricarica lenta indica una pompa usurata o una valvola di ritegno che perde.
- Perdite dai raccordi del collettore, dalle valvole delle bombole e dalle linee di alimentazione dell'operatore.
- Pressione di alimentazione dell'aria e condizioni dell'essiccatore sulle unità ad aria.
- Valvole funzionali che ritornano completamente in folle, senza variazioni di pressione sui manometri.
- Pannello remoto e allarmi di bassa pressione testati secondo il programma del pozzo.
La maggior parte dei guasti sul campo è riconducibile a quattro cause: una camera d'aria rotta o piegata, una perdita lenta di azoto da una valvola o da una porta di ricarica, una valvola di ritegno della bottiglia che perde che consente al fluido di migrare tra le bottiglie e fluido idraulico contaminato che blocca i filtri e rallenta ogni funzione. Nessuno di essi è visibile in modo affidabile su un manometro. Ecco perché esiste il test periodico di draw-down:
- Registrare la temperatura ambiente, i valori di precarica e la sequenza delle funzioni richieste dal programma del pozzo.
- Isolare le pompe e qualsiasi fornitura di energia esterna; annotare la pressione iniziale e il livello del serbatoio.
- Azionare ciascuna funzione richiesta in sequenza, in genere tutti i pistoni chiusi, un anello anulare chiuso e la valvola HCR aperta.
- Registrare la pressione dopo ogni passaggio; il sistema deve rimanere almeno 200 psi sopra la precarica dopo la funzione finale.
- Confrontare il fluido scaricato con il volume utilizzabile previsto, ricaricare l'unità e archiviare il risultato.
La stessa disciplina si applica quando lo stack viene sottoposto a test di pressione anziché di funzionalità: guarnizioni, cavità e operatori vengono testati sotto pressione e il sistema di controllo deve mantenere il suo margine durante tutto il processo.
Moncone di prova BOP per il test dello stack di prevenzione dello scoppio Moncone di prova BOP per sistemi di prevenzione dello scoppio, che fornisce tenuta ad alta pressione e controllo remoto in pile testate a pressione con unità di controllo abbinate. Visualizza il prodotto → Dove l'accumulatore incontra lo stack
Specificare insieme l'unità di controllo e l'hardware dello stack, perché sono i preventer stessi a decidere il volume utilizzabile di cui hai bisogno.
I maggiori consumatori di fluido immagazzinato sono il dispositivo di prevenzione anulare, che necessita di un grande volume per sigillare tubi di diverse dimensioni, e i dispositivi di prevenzione del pistone, che devono chiudersi e agganciarsi alla pressione del pozzo. Una pila a due cilindri con uno anulare è un minimo comune; l'aggiunta di un pistone di taglio o di un secondo anulare modifica il calcolo del volume utilizzabile, e quindi la dimensione del banco bottiglie e della pompa.
L'adattamento dei valori di pressione, delle dimensioni della flangia e dei volumi dell'operatore al sistema di controllo in fase di specifica evita i consueti problemi sul campo: chiusura lenta, elementi danneggiati dalla sovrapressione e pannelli che non possono eseguire tutte le funzioni sul disegno.
BOP anulare per il controllo dei pozzi di perforazione e la sigillatura di emergenza BOP anulare per il controllo dei pozzi di perforazione, che offre tenuta anulare e risposta rapida; scegli con valori di pressione, dimensioni della flangia e volumi dell'operatore corrispondenti. Visualizza il prodotto → 
BOP a doppio pistone per la sigillatura della testa pozzo API 16A Double Ram BOP utilizza due pistoni per una barriera sigillante; API 6A/NACE MR0175, con pressione, flangia e volumi operatore abbinati ai sistemi di controllo. Visualizza il prodotto → Domande frequenti
Di quanto fluido utilizzabile ha bisogno un accumulatore BOP?
Sufficiente per azionare in sequenza tutte le funzioni di emergenza richieste e rimanere comunque ad almeno 200 psi sopra la precarica di azoto, che è esattamente ciò che dimostra un test di prelievo. Il volume totale della bottiglia non è la risposta.
Quale precarico di azoto dovrei usare?
Su un sistema da 3.000 psi, 1.000 psi a 70 °F è il punto di partenza comune, regolato per le temperature effettivamente viste dall'unità. Verificarlo con il lato del fluido isolato e drenato e utilizzare solo azoto secco.
Con quale frequenza è necessario testare l'accumulatore?
Controlli giornalieri della pressione e dei fluidi, con test di funzionamento e di prelievo a intervalli stabiliti dall'API Std 53, dal programma del pozzo dell'operatore e dalla normativa locale, non solo dopo un guasto.
Un accumulatore può servire due impianti?
Generalmente no. Il volume utilizzabile, i percorsi dei tubi flessibili e la disposizione dei pannelli sono progettati attorno a una pila e a una disposizione dell'attrezzatura, quindi una seconda pila di solito significa un banco di bottiglie più grande o un'unità separata.
L'acquisto di un accumulatore si riduce a tre cose verificabili: una cifra di volume utilizzabile dimostrata dal test, una disciplina di precarica che sopravvive all'inverno e dispositivi di prevenzione che corrispondono alle pressioni nominali sul disegno. Acquirenti che li chiedono tutti e tre e confermano l'ambito di produzione dietro i marchi API 16A e API 16C , raramente si lasciano sorprendere sul campo.
La fase di verifica è identica sia sui camini nuovi che su quelli ricertificati, poiché ogni cavità viene testata a pressione prima che l'unità entri in funzione. Ecco perché il moncone di prova BOP appartiene alla stessa conversazione della centrale.
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