Prevenzione dello scoppio del BOP: come un dispositivo di prevenzione dello scoppio sigilla un pozzo durante la perforazione

Un calcio diventa uno scoppio in pochi minuti. Il fluido della formazione entra nel pozzo perché la pressione della formazione ha superato la pressione idrostatica della colonna di fango e da quel momento l'equipaggio lavora contro il tempo. L'attrezzatura che si trova in questo spazio è il dispositivo di prevenzione dello scoppio, e la frase "esplosione del BOP" descrive in realtà un'unica domanda: il camino si chiuderà e sigillerà prima che il pozzo vinca?

Risposta breve: un dispositivo di prevenzione dello scoppio arresta l'esplosione chiudendo e sigillando il pozzo a comando: attorno al tubo di perforazione con cilindri a tubo, attraverso un foro aperto con cilindri ciechi, attorno a quasi qualsiasi forma con un elemento anulare o tagliando completamente il tubo con cilindri di taglio. Le linee di strozzamento e di uccisione mantengono un percorso di flusso controllato aperto alla superficie in modo che l'equipaggio possa far circolare il fango mortale. Il BOP contiene il pozzo; il peso del fango lo uccide.

I fallimenti che contano raramente derivano dal concetto. Provengono dall'elemento di chiusura sbagliato del tubo nel foro, da elastomeri che non sono mai stati classificati per la temperatura del pozzo o dal contenuto di H2S e da test di pressione che non hanno mai riprodotto le reali condizioni di chiusura. Le sezioni seguenti analizzano la selezione del tipo, la disposizione dello stack, la specifica API 16A e le trappole dell'approvvigionamento che emergono dopo la firma dell'ordine di acquisto.

Cos'è un Blowout Preventer e cosa non può fare

Un dispositivo di prevenzione dello scoppio è un gruppo valvola ad alta pressione flangiato alla testa pozzo, progettato per chiudere e sigillare il pozzo su comando idraulico o meccanico; API 16A è la specifica normativa per le apparecchiature BOP di perforazione e manutenzione dei pozzi.

Meccanicamente, ogni BOP esegue quattro lavori:

• Sigilla il foro attorno o attraverso qualsiasi cosa si trovi nel foro: asta di perforazione, involucro, Kelly, cavo o niente del tutto.
• Mantiene aperta una via di circolazione attraverso le bobine di uscita e le linee di strozzamento e di interruzione, in modo che il pozzo possa circolare mentre è chiuso.
• Taglia il tubo quando nessun elemento di tenuta può impegnarlo, utilizzando pistoni di taglio.
• Mantiene la pressione abbastanza a lungo da consentire all'equipaggio di appesantire il fango, pomparlo lungo la corda e chiudere il pozzo.

Ciò che non può fare è rimuovere la causa del calcio. Un BOP che si chiude perfettamente lascia comunque il pozzo pressurizzato e il serbatoio è controllato dal peso del fango e dal programma di circolazione che segue. Trattare lo stack come uno strumento di uccisione piuttosto che come uno strumento di contenimento rimane uno dei malintesi più persistenti in materia di buon controllo.

Anche la posizione dello stack modella il design. Una pila di superficie si trova sopra la tavola rotante, dove i pistoni possono essere cambiati e ispezionati sul pavimento dell'attrezzatura. Una pila sottomarina si trova sul fondo del mare all'interno di un telaio, aggiunge una disconnessione del montante marino e pod di controllo ridondanti e rende ogni modifica dell'elastomero un'operazione basata sulla nave. La logica di chiusura è la stessa; l'economia della manutenzione non lo è.

Anulare o Ram: Scelta dell'Elemento di Chiusura

Scegliere l'elemento di chiusura in base al tubo nel foro e alla pressione che deve sostenere, non in base a cosa si trova sullo scaffale.

I dispositivi di prevenzione anulari si chiudono attorno a qualsiasi cosa (tubo, involucro, kelly o foro aperto) perché un pistone idraulico comprime un elemento elastomerico verso l'interno e l'elemento si adatta a qualunque cosa incontri. Questa flessibilità costa pressione di esercizio e restringe la finestra della temperatura. I dispositivi di prevenzione del pistone rinunciano alla flessibilità a favore di una pressione di esercizio più elevata e di una geometria di tenuta fissa, motivo per cui la maggior parte degli stack li porta entrambi.

Preventore di scoppio anulare API 16A per il controllo del pozzo Anulare BOP for API 16A well-control stacks; its flexible element closes around pipe, casing, kelly or open hole. Visualizza il prodotto →

Una pila di superficie di lavoro tipicamente recita, dalla testa pozzo verso l'alto: bobina di perforazione con strozzatura e uscite di interruzione, una o due cavità del pistone (tubo più cieco o cesoia), quindi l'anello in alto. L'anello va per ultimo perché è l'elemento più tollerante e quello che si vuole avere a disposizione quando il tubo si muove o la corda non è centrata.

Dispositivo di prevenzione dello scoppio a doppio pistone API 16A per il controllo del pozzo BOP a doppio pistone per la sigillatura della testa pozzo, con due pistoni che si chiudono attorno al tubo o all'involucro per formare una barriera durante la pressione anomala. Visualizza il prodotto →

Ricorrono due errori di dimensionamento. Il primo è selezionare un foro del pistone solo per l'asta di perforazione, dimenticando che nel foro potrebbe trovarsi un rivestimento, un kelly o uno strumento wireline quando il pozzo deve essere chiuso. Il secondo consiste nell'impilare cavità da 10.000 psi sotto un anulare da 5.000 psi e presupponendo che il gruppo sia valutato con il numero più basso ovunque: la testa del pozzo, la bobina e il collettore hanno ciascuno la propria valutazione e il componente più debole stabilisce il limite per l'intero inviluppo di pressione.

Sistemi di controllo: trasformare una decisione in un ariete chiuso

Ogni elemento di chiusura dipende dall'energia idraulica immagazzinata, quindi il sistema di controllo conta tanto quanto il ferro.

Bottiglie accumulatrici, pod di controllo, linee pilota e il pannello operatore trasformano una decisione in un pistone chiuso in pochi secondi. Il moderno controllo BOP a pistone singolo si è spostato verso interfacce operatore intuitive con feedback della posizione del pistone, letture della pressione del collettore e logica di chiusura sequenziale, che riduce la distanza tra il riconoscimento di un calcio e la chiusura del pozzo. I dettagli pratici sono trattati in questa nota su funzionamento remoto BOP a pistone singolo . Qualunque sia l'interfaccia, verifica il tempo di chiusura e la capacità dell'accumulatore rispetto ai requisiti del sistema di controllo per il tuo stack e conferma che failsafe significa chiudere, non trattenere.

La condizione del fluido idraulico è la variabile silenziosa. Il fluido contaminato rallenta la corsa del pistone e la corsa lenta viene interpretata come un guasto del controllo durante un test di funzionamento piuttosto che durante un calcio, che è l'unico momento utile per trovarlo.

Test: dove la prevenzione dello scoppio di solito fallisce per prima

La maggior parte dei difetti BOP vengono rilevati durante i test, non durante un kick, motivo per cui il programma di test supera la scheda tecnica.

Due test rispondono a due domande diverse. Il test funzionale dimostra che il pistone si muove e il sistema di controllo risponde; il test di pressione dimostra che la guarnizione regge alla pressione di esercizio. La pratica comune, seguendo lo standard API 53 e la politica dell'operatore, è quella di sottoporre a prova di pressione lo stack una volta installato, dopo qualsiasi sostituzione del pistone o della guarnizione, dopo una prova di taglio e in un ciclo che in genere non supera i 21 giorni, con test funzionali eseguiti ogni viaggio o almeno settimanalmente.

Lo strumento che rende pratico il test della pressione sul pavimento di un impianto di perforazione è il moncone di prova. Funziona sul tubo di perforazione, sigilla l'interno del foro sotto la cavità da testare e consente di applicare pressione dal basso, in modo che ciascuna cavità del pistone, le connessioni anulari e di uscita possano essere verificate in modo indipendente senza tirare la corda.

Moncone di prova BOP API 16A per prove di pressione Moncone di prova che sigilla l'interno del foro sotto la cavità del pistone, consentendo test di pressione indipendenti delle cavità BOP, delle connessioni anulari e di uscita. Visualizza il prodotto →

Registra cosa è stato testato, a quale pressione, per quanto tempo e con quale fluido. Un diagramma di prova che mostra la stessa pressione mantenuta su ogni cavità indipendentemente dalla classificazione tende a collassare durante l'audit e non dice all'equipaggio successivo nulla su dove si trova effettivamente il sigillo.

Elenco di controllo delle specifiche: cosa confermare su un BOP API 16A

Due preventer con lo stesso diametro e pressione nominale possono essere parti di apparecchiature molto diverse, quindi verificare questi parametri prima di confrontare i preventivi.

I rischi legati all'approvvigionamento Gli acquirenti imparano nel modo più duro

Le sorprese più spiacevoli su un ordine BOP sono commerciali e dimensionali piuttosto che metallurgiche. Questi sono quelli che vale la pena scrivere nelle specifiche:

1. Accumulo di valutazioni. Un anello ad alta pressione su una bobina a bassa pressione, o viceversa, produce un assieme che può essere utilizzato solo con il numero più basso.
2. Sostituzione dell'elastomero. Le guarnizioni a base di nitrile, nitrile idrogenato, fluoroelastomero e politetrafluoroetilene si comportano diversamente alle basse temperature e in gas acidi; il composto più economico che supera il test può comunque fallire nel servizio.
3. Lacune nella documentazione. Certificati dei materiali, numeri di colata, grafici di prova di pressione e tracciabilità fanno la differenza tra uno stack che può essere ricertificato e uno che non può.
4. Cilindri e guarnizioni di ricambio. La disponibilità dell'esatto foro del pistone e del kit di guarnizioni dopo la messa in servizio è una questione di manutenzione, non di acquisto.
5. Tempi di consegna. Corpi forgiati, lavorazioni meccaniche e testimonianze di monogrammi dominano la consegna; un ordine urgente di solito significa un organismo esistente, non un processo più rapido.

L'approvvigionamento si riduce quindi alla disciplina della documentazione e alla capacità di lavorazione. Attrezzatura per la perforazione della testa pozzo di Jiangsu produce BOP API 16A anulari, a pistone singolo e doppio, collettori choke and kill 16C, monconi di prova e raccordi ad alta pressione presso il suo stabilimento di Yancheng a Jiangsu, in Cina, un sito di 70.000 m² con lavorazione CNC, saldatura automatizzata e verniciatura automatizzata, che detiene licenze per monogrammi API Q1, API 6A, API 16A e API 16C insieme ad approvazioni di classificazione ABS, BV e CCS e ISO Certificazione 9001, 14001 e 45001. La società è elencata come fornitore di CNPC, SINOPEC e CNOOC, il che significa che la sua documentazione è già strutturata in base ai materiali e ai requisiti di test della compagnia petrolifera statale. Su un impianto in attesa di uno stack certificato, quella traccia conta più di una brochure.

Domande frequenti

Un BOP può arrestare uno scoppio da solo?

No. Sigilla il pozzo e mantiene la pressione, ma il pozzo viene distrutto solo quando il peso del fango supera la pressione di formazione e la circolazione rimuove l'afflusso. Il BOP guadagna il tempo necessario affinché ciò accada.

Dovrebbero chiudersi prima l'anello o i pistoni?

Non esiste una risposta universale. Molti operatori utilizzano l'anello per la chiusura iniziale o la rimozione del tubo quando il tubo è in movimento e si affidano ai pistoni per una tenuta salda alla massima pressione di esercizio. La sequenza appartiene alla procedura di controllo del pozzo e deve essere fissata prima dell'inserimento dei pozzetti.

Con quale frequenza è opportuno testare la pressione di un BOP?

La pratica comune è dopo l'installazione, dopo qualsiasi sostituzione del pistone o della guarnizione, dopo una prova di taglio e durante un ciclo che generalmente non supera i 21 giorni, con prove di funzionamento ogni viaggio o almeno settimanalmente. La regolamentazione locale e la politica dell'operatore prevalgono su qualsiasi numero generale.

Quale pressione di esercizio devo specificare?

Iniziare dalla pressione di chiusura superficiale massima prevista, aggiungere un margine, quindi assicurarsi che la testa pozzo, la bobina, il BOP e il collettore abbiano tutti valori nominali corrispondenti. I giudizi contrastanti riducono silenziosamente l'intero gruppo alla sua parte più debole.

Che cosa causa la maggior parte dei guasti alle tenute BOP in servizio?

Selezione dell'elastomero e danni meccanici. Le guarnizioni che vedono temperature o concentrazioni di H2S al di fuori della loro classe invecchiano rapidamente e un pistone chiuso sul diametro esterno sbagliato del tubo può strappare un elemento di tenuta al primo azionamento.

La prevenzione delle fuoriuscite si riduce a tre cose che possono essere tutte verificate prima che l'attrezzatura si muova: il giusto elemento di chiusura per il tubo e la pressione, un sistema di controllo che si chiude in modo affidabile dal pannello e un programma di test che riproduce le reali condizioni di chiusura. Tutto il resto - il monogramma, i tempi di consegna, il set di pistoni di riserva - supporta questi tre. Ottieni la configurazione dello stack e la lista di controllo delle specifiche corrette e il BOP farà l'unico lavoro per cui esiste: tiene il pozzo abbastanza a lungo da far vincere il peso del fango.