L'idraulica BOP è il percorso di energia, fluido e controllo immagazzinato che guida effettivamente l'elemento di tenuta di un dispositivo di prevenzione dello scoppio contro la pressione del pozzo. Quando il volume dell'accumulatore, il rapporto di chiusura e il dimensionamento della linea sono errati, uno stack può superare tutti i test di shell previsti dal certificato e chiudersi comunque troppo lentamente, o chiudersi senza sigillare, durante un kick reale.
Innanzitutto la risposta pratica: dimensionare gli accumulatori dal volume di spostamento reale di ogni funzione sullo stack, verificare il rapporto di chiusura alla pressione di chiusura più alta prevista e misurare il tempo di chiusura sull'unità installata invece di fidarsi di una scheda tecnica. Tutto il resto in questo articolo spiega perché questi tre numeri sono importanti e come interagiscono.
Cosa copre effettivamente l'idraulica BOP
L'impianto idraulico BOP è un circuito di alimentazione chiuso composto da quattro parti e tutte e quattro devono essere dimensionate insieme. Il sistema immagazzina energia, genera pressione, distribuisce il flusso e converte tale flusso in forza meccanica sul dispositivo di prevenzione.
- Accumulo di energia: bombole di accumulatori precaricate con azoto, normalmente l'unica fonte di energia in caso di interruzione di corrente.
- Generazione di pressione: pompe e regolatori dell'unità di chiusura che ricaricano le bombole e mantengono la pressione del sistema.
- Distribuzione: collettori, valvole di controllo, regolatori, pannelli e linee idrauliche fino ad ogni funzione.
- Attuazione: i cilindri di manovra sui preventer anulari e sui preventer a pistone, oltre alle viti di bloccaggio sulle unità che ne sono dotate.
Un modo utile di pensarci: il sistema deve fornire un volume definito, a una pressione definita, entro un tempo definito, nel momento in cui l'attrezzatura ha già perso potenza e aria strumentale. Ogni decisione progettuale dovrebbe essere giudicata rispetto a quel singolo scenario.
Controllo diretto, pilotato e sottomarino
I camini di superficie utilizzano quasi sempre il controllo idraulico pilota, poiché mantiene le linee ad alta pressione corte e sposta solo un piccolo volume pilota al pannello remoto. Il controllo idraulico diretto è più semplice e più lento e ora si trova principalmente su piccole unità di lavoro.
Perché i sistemi sottomarini sembrano diversi
I camini sottomarini utilizzano il controllo idraulico indiretto, in cui la pressione pilota viaggia lungo un cordone ombelicale fino ai pod di controllo sottomarini e alle valvole di sequenza che immettono il fluido dalle bottiglie dell'accumulatore locale. Il motivo è la distanza: spingere l'intero volume di attuazione attraverso diverse centinaia di metri di tubo sarebbe troppo lento e perderebbe troppa pressione per attrito. La risposta sottomarina deve anche tenere conto della colonna idrostatica, quindi una funzione che si chiude in pochi secondi a terra potrebbe richiedere un margine più lungo in mare aperto.
Rapporto di chiusura: il numero che decide se un ariete sigilla
Il rapporto di chiusura è il rapporto tra la pressione del pozzo che un preventer deve mantenere e la pressione idraulica richiesta per chiuderlo, ed è il singolo valore idraulico più utile dell'intero camino. In pratica il rapporto corrisponde all'incirca alla pressione del pozzo divisa per la pressione operativa idraulica disponibile nel cilindro, dopo aver tenuto conto delle perdite di linea e dell'attrito della guarnizione.
Un semplice esempio: con una pressione di chiusura di 10.000 psi e 1.500 psi sul cilindro del pistone, il rapporto di lavoro è di circa 6,7:1. Se l'attrito e le perdite di linea ne consumano 200 psi, il rapporto effettivo diminuisce e il pistone potrebbe raggiungere il tubo senza sigillarlo completamente. Questo è il motivo per cui gli operatori mantengono la pressione della bombola vicino al limite superiore della fascia indicata dal produttore anziché al minimo, e perché le linee di controllo sottodimensionate rappresentano un vero pericolo per il buon controllo piuttosto che un inconveniente.
| Funzione | Pressione operativa idraulica | Rapporto di chiusura tipico | Cosa significa al pozzo |
|---|---|---|---|
| Ariete del tubo | Da 1.500 a 3.000 PSI | Circa da 5:1 a 10:1 | Sigilla in modo affidabile alla pressione nominale solo se la pressione piena della bombola arriva rapidamente |
| Cilindro cieco o di taglio | Estremità più alta della gamma | Rapporto effettivo inferiore | È necessaria una pressione extra per tagliare il tubo prima di sigillarlo |
| Preventore anulare | Da 1.500 a 3.000 PSI | Rapporto inferiore, area del pistone più ampia | Sigilla un'ampia gamma di tubi o utensili ma consuma più fluido per corsa |
Gli anulari meritano una nota a parte: poiché l'elemento deve spremere tutto, dal tubo di perforazione al Kelly, la richiesta idraulica è un problema di volume tanto quanto un problema di pressione. Il comportamento di tenuta dell'elemento stesso è trattato più dettagliatamente in questo articolo prestazioni di tenuta BOP anulare .
BOP anulare JIANGSU PERFORAZIONE TESTA POZZO EUIPMENT CO., LTD. è stata fondata nel febbraio 2005 ed è un'impresa manifatturiera nazionale ad alta tecnologia che integra ricerca e sviluppo, produzione, vendite, ... Visualizza il prodotto → Dimensionamento dell'accumulatore e volume del fluido utilizzabile
Il volume dell'accumulatore è determinato dal numero di funzioni che si intendono chiudere in sequenza, non dalla dimensione fisica del pattino di chiusura. Il fallimento comune è quello di contare le bottiglie anziché il liquido utilizzabile.
La pratica basata su API 16D è un punto fermo ragionevole: il fluido utilizzabile dovrebbe essere almeno 1,5 volte il volume di spostamento totale di tutte le funzioni da azionare dall'accumulatore, con un margine aggiuntivo per il sistema di controllo stesso. Il fluido utilizzabile è ciò che rimane dopo la precarica e dopo la pressione minima necessaria per mantenere chiusa una funzione, quindi è sempre ben al di sotto del volume nominale della bottiglia.
- La precarica è normalmente intorno a 1.000 psi di azoto su un sistema da 3.000 psi, controllata con le pompe ferme e il fluido scaricato dalle bottiglie.
- Calcola lo spostamento per funzione dal volume di chiusura del produttore, quindi moltiplicalo per il numero di operazioni che desideri siano disponibili senza ricarica.
- Aggiungere l'anello, perché una singola chiusura anulare può consumare più fluido di tre colpi di pistone.
- Verificare che la capacità della pompa possa ricaricare le bottiglie in un tempo realistico, inclusa una pompa fuori servizio.
3.000 PSI
Pressione operativa minima comune del sistema per le unità di controllo BOP di superficie.
1,5x
Fluido accumulatore utilizzabile rispetto allo spostamento totale di tutte le funzioni azionate.
1.000 PSI
Tipica precarica di azoto su un banco di accumulatori da 3.000 psi.
30 secondi
Obiettivo di chiusura ordinaria per funzioni di speronamento di superficie; i fori più grandi e il fluido freddo richiedono più tempo.
Tempo di risposta: cosa percepisce realmente il pavimento dell'impianto
Il tempo di risposta è un problema idraulico più che un problema di pressione. Linee lunghe e strette e un fluido freddo e viscoso costano più secondi di una banca di bottiglie leggermente sottodimensionata e sono molto più difficili da diagnosticare in seguito.
| Funzione | Obiettivo tipico | Solito collo di bottiglia |
|---|---|---|
| Chiusura anulare | 30 secondi or less | Grande volume di riempimento, fluido freddo, linea di ritorno limitata |
| Ariete del tubo close | 30 secondi or less | Diametro interno linea, taratura valvola di sequenza, raccordi |
| Chiusura del pistone di taglio | Spesso da 30 a 45 secondi | Pressione richiesta per il taglio, più volume per completare la tenuta |
| Ram aperto | 30 secondi or less | Contropressione e flusso di ritorno, non pressione di alimentazione |
Misura la risposta sullo stack installato con un registratore di pressione, a temperatura ambiente realistica, con una funzione alla volta e poi con la sequenza del caso peggiore. Il test dell'hardware lo rende ripetibile anziché aneddotico.
Moncone di prova BOP per il controllo di pozzi ad alta pressione Un moncone di prova per la tenuta ad alta pressione e la prevenzione delle esplosioni con monitoraggio remoto, utile quando si controlla la risposta dello stack installato prima di attribuire la lentezza della chiusura alle condizioni del fluido. Visualizza il prodotto → Fluido idraulico, pulizia e clima freddo
La scelta del fluido conta molto meno delle condizioni del fluido. La maggior parte dei reclami relativi alla chiusura lenta sono riconducibili alla contaminazione dell'acqua, all'aerazione o alla viscosità errata a temperatura ambiente, non alla base sull'etichetta.
- Il fluido a base d'acqua con un inibitore di corrosione e una percentuale di lubrificante compresa tra il 3 e il 5% è l'impostazione predefinita comune quando le perdite nell'ambiente sono importanti.
- Le miscele di glicole mantengono meglio la viscosità in condizioni sotto zero; laddove le specifiche lo consentono, viene utilizzato olio minerale.
- Obiettivo di pulizia ISO 4406 intorno a 18/16/13 o superiore, con filtrazione assoluta da 10 micron sul percorso di riempimento e trasferimento.
- Campionare il fluido almeno due volte l'anno e dopo ogni evento di contaminazione e non rabboccare mai con una base diversa.
Quando un BOP non riesce a chiudersi: leggere il sintomo
Se una funzione si chiude lentamente una volta e poi si comporta normalmente, sospettare aria; se si degrada costantemente nel corso delle settimane, sospettare una perdita di fluido, una perdita interna o l'usura della guarnizione. Il modello dei sintomi solitamente identifica la causa più velocemente di quanto faccia un manometro.
| Sintomo | Probabile causa | Primo controllo |
|---|---|---|
| Chiusura lenta su ogni funzione | Precarica bassa o bassa pressione del sistema | Precarica bombole con pompe ferme |
| Una funzione lenta, altre normali | Linea, valvola o regolatore limitato per quel circuito | Pressione al cilindro rispetto al collettore |
| Il pistone si chiude ma non mantiene la pressione | Rapporto di chiusura insufficiente o elemento di tenuta usurato | Pressione di chiusura e condizione dell'elemento |
| La pressione diminuisce dopo la chiusura | Perdita interna in una valvola di controllo | Isolare il circuito e osservare il manometro |
Ricordare che l'idraulica e il circuito di controllo della pressione funzionano in coppia. Il collettore dello starter deve prendere il flusso che il dispositivo di prevenzione devia e uno starter ad azione lenta trasforma un calcio controllato in un picco di pressione anche quando il BOP stesso ha funzionato correttamente.
Abbinamento dell'hardware BOP alla vostra fornitura idraulica
Il momento più economico per correggere un disadattamento idraulico è la fase delle specifiche, mentre l'alesaggio, la pressione di esercizio e la cilindrata sono ancora negoziabili. Il retrofit di un'unità di chiusura dopo la consegna è sempre un percorso costoso.
- Confermare la pressione operativa e il volume di spostamento per ogni pistone e dimensione anulare che si intende utilizzare.
- Decidi se hai bisogno del bloccaggio idraulico, delle viti di bloccaggio manuale o di entrambi e verifica in che modo ciascuno di essi influisce sul volume di chiusura.
- Conferma la documentazione hardware API 16A e la compatibilità del sistema di controllo API 16D nello stesso pacchetto.
- Verificare che le dimensioni delle porte, i tipi di connessione e le lunghezze delle linee corrispondano all'unità di chiusura, quindi calcolare la perdita di attrito al flusso di picco.
- Eseguire un test funzionale alla temperatura ambiente minima prima dell'accettazione, non dopo.
Per le configurazioni impilate, un corpo a doppio pistone è spesso la scelta pratica perché fornisce la chiusura cieca e del tubo in un unico involucro flangiato e riduce il numero di circuiti idraulici che devono essere instradati e testati.
Dispositivo di prevenzione dello scoppio a doppio pistone per il controllo dei pozzi di perforazione Un dispositivo di tenuta della testa pozzo a doppio pistone che offre chiusura cieca e del tubo in un unico corpo flangiato, con materiali API 6A/NACE per operazioni di perforazione ad alta pressione. Visualizza il prodotto → Domande frequenti
A cosa devono essere precaricate le bottiglie dell'accumulatore?
Circa 1.000 psi di azoto su un sistema da 3.000 psi è il consueto punto di partenza, controllato con le pompe ferme e il fluido scaricato dalle bottiglie. I sistemi a pressione più elevata utilizzano una precarica più elevata e la tabella del produttore fa sempre fede.
Quanta pressione idraulica è necessaria per chiudere un pistone?
Tipicamente da 1.500 a 3.000 psi al cilindro per le unità di superficie, più un margine per l'attrito della linea. La cifra esatta deriva dal rapporto di chiusura alla pressione di chiusura massima prevista e non dovrebbe mai superare la pressione operativa nominale del produttore.
È possibile chiudere un BOP senza potenza idraulica?
Sì, utilizzando viti di bloccaggio manuali o una pompa a mano su unità più piccole, ma è lento e dovrebbe essere considerato come un backup di emergenza piuttosto che come un presupposto di progettazione. La capacità dell'accumulatore esiste proprio affinché l'energia immagazzinata copra la prima chiusura critica.
Perché l'anulare si chiude lentamente quando fa freddo?
Viscosità. Il fluido freddo resiste al flusso attraverso linee e raccordi stretti, quindi il cilindro si riempie più lentamente. Un fluido con miscela di glicole e linee correttamente dimensionate solitamente risolvono il problema; l'aumento della pressione della pompa no.
Con quale frequenza è necessario testare il fluido idraulico?
Almeno due volte l'anno e immediatamente dopo qualsiasi evento di contaminazione, cambio di fluido o riparazione importante. Il conteggio delle particelle e il contenuto di acqua sono i due risultati che vale la pena monitorare nel tempo.
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