راهنمای جلوگیری از انفجار: نحوه عملکرد، آزمایش و انتخاب API استک های BOP

پیشگیری از انفجار ترکیبی از نظارت بر سیال حفاری، روش‌های کنترل چاه، و موانع مکانیکی است که خروج سیال سازند را از یک چاه کنترل نشده متوقف می‌کند. هسته این سیستم پشته جلوگیری از انفجار (BOP) است، مجموعه ای از دستگاه های قطع کننده فشار بالا که روی سر چاه نصب شده اند. یک ضربه زمانی اتفاق می افتد که فشار سازند بر فشار هیدرواستاتیک ستون گل غلبه کند. فوران نتیجه کنترل نشده زمانی است که آن ضربه مهار نشده باشد. پشته BOP آخرین خط دفاعی مکانیکی است که خواندن آن را برای خدمه حفاری، مهندسان چاه و تیم های تدارکات ضروری می کند.

این راهنما توضیح می‌دهد که چه چیزی باعث بروز فوران می‌شود، هر قسمت از یک پشته BOP چگونه واکنش نشان می‌دهد، تجهیزات چگونه آزمایش و نگهداری می‌شوند، و در هنگام انتخاب یک سیستم پیشگیری از فوران چه چیزهایی را باید در نظر گرفت.

Blowout چیست و چه چیزی باعث آن می شود؟

فوران آزاد شدن کنترل نشده نفت، گاز یا آب از یک چاه است که زمانی رخ می دهد که مانع اولیه - ستون گل حفاری - دیگر فشار هیدرواستاتیک کافی برای مهار سازند اعمال نمی کند.

گل حفاری طوری وزن می شود که فشار هیدرواستاتیک آن کمی بیشتر از فشار سازندهای حفاری می شود. هنگامی که این تعادل از بین رفت، مایعات سازند وارد سوراخ چاه شده و یک ضربه ایجاد می کنند. محرک های رایج عبارتند از:

• وزن گل برای فشار سازند در حال حفاری بسیار کم است.
• سوابینگ، که وقتی رشته مته خیلی سریع کشیده می شود، مایع را از چاه بیرون می کشد.
• از دست دادن گردش خون، زمانی که گل و لای به یک منطقه نفوذ پذیر فرار می کند و سطح سیال کاهش می یابد.
• مواجهه با یک منطقه غیرمنتظره با فشار بالا یا فشار غیرعادی.
• تشخیص دیرهنگام ضربه یا پاسخ عملیاتی کند.

یک ضربه هنوز یک ضربه نیست. اگر به سرعت تشخیص داده شود و در آن بسته شود، می توان چاه را تمیز کرد و دوباره وزن کرد. اگر نادیده گرفته شود، گاز و مایعات فندک بالا می‌آیند، منبسط می‌شوند و می‌توانند سوراخ را تخلیه کنند، در این مرحله تجهیزات سطح ممکن است غرق شوند. این تشدید دقیقاً همان چیزی است که پیشگیری از فوران برای وقفه طراحی شده است.

چگونه یک پشته BOP از انفجار جلوگیری می کند

یک پشته BOP با آب بندی مکانیکی سوراخ چاه در سطح یا کف دریا از فوران جلوگیری می کند و به خدمه زمان می دهد تا کنترل چاه اولیه را بازیابی کنند. این کار را با ترکیبی لایه‌ای از بازدارنده‌های حلقوی و رم، که توسط لوله‌های فشار بالا و سیستم کنترل هیدرولیک پشتیبانی می‌شوند، انجام می‌دهد.

اجزاء به عنوان یک سیستم واحد و به سرعت فعال می شوند. هنگامی که خدمه ضربه ای را تشخیص می دهند، یک یا چند مانع را می بندند تا فشار را در داخل چاه محبوس کنند، سپس از خطوط خفه کننده و کشنده برای چرخاندن ضربه به بیرون و جایگزینی وزن گل استفاده می کنند.

پیشگیری کننده حلقوی

یک محافظ حلقوی انعطاف پذیرترین عنصر آب بندی در پشته است: می تواند اطراف لوله مته، اتصالات ابزار، پوشش، و حتی یک سوراخ باز را ببندد. یک عنصر بسته‌کننده لاستیکی با فشار هیدرولیک به داخل فشرده می‌شود تا با آنچه در سوراخ چاه است مطابقت داشته باشد، و آن را به سریع‌ترین وسیله آب‌بندی عمومی در یک دکل تبدیل می‌کند.

جلوگیری از فوران حلقوی با آب بندی انعطاف پذیر برای کنترل سریع چاه این BOP حلقوی از یک بسته‌بندی لاستیکی برای مهر و موم کردن اطراف لوله‌های مختلف استفاده می‌کند که بسته شدن سریع و همه‌منظوره را برای دکل‌ها ارائه می‌دهد. این برای عملکرد پایدار در محیط‌های پرفشار طراحی شده است، اگرچه برای نگه‌داشتن فشار طولانی‌مدت بدون پشتیبانی رم در نظر گرفته نشده است. مشاهده محصول →

جلوگیری کننده های حلقوی معمولاً در بالای پشته قرار می گیرند، بنابراین اولین عنصری هستند که بسته می شوند و آخرین عنصری هستند که باز می شوند. آنها چرخش و جداسازی محدود را تحمل می‌کنند، اما برای نگه داشتن فشار به طور نامحدود طراحی نشده‌اند - مجموعه‌ای از قوچ‌ها در زیر آنها بار را در طول بسته شدن طولانی‌مدت حمل می‌کنند. برای نگاهی دقیق تر به اینکه چگونه طرح های مدرن قابلیت اطمینان آب بندی را بهبود می بخشند، نگاه کنید چگونه عملکرد BOP حلقوی نوآوری فن آوری را هدایت می کند .

پیشگیری کننده های نوع Ram

محافظ‌های قوچ از بلوک‌های فولادی یا قوچ‌های جفتی استفاده می‌کنند که از طرف مقابل به هم فشار می‌آورند تا اطراف رشته مته را ببندند یا برش دهند. هر نوع رم برای یک کار خاص ساخته شده است، بنابراین یک پشته معمولا حداقل سه مورد از آنها را حمل می کند.

دو رم BOP با سد آب بندی دوگانه برای بهره وری در فضا این دو رم BOP دو مجموعه قوچ مانند لوله و برش کور را ترکیب می کند تا آب بندی دوگانه را در ارتفاع جمع و جور فراهم کند. به سرعت به تغییرات فشار واکنش نشان می دهد و یک مانع سرچاهی قابل اعتماد را تشکیل می دهد که مناسب عملیات های مختلف حفاری است و نقاط اتصال را کاهش می دهد. مشاهده محصول →

در یک پشته زمین معمولی، یک پیشگیرنده قوچ دوتایی شامل دو مجموعه قوچ، اغلب یک قوچ لوله و یک قوچ برشی کور است که باعث صرفه جویی در ارتفاع و کاهش نقاط اتصال می شود. بسته به پیکربندی دکل، گزینه های عملیاتی مختلفی در دسترس است.

تجهیزات پشتیبانی که کنترل خوب را کامل می کند

هیچ BOP به خودی خود یک انفجار را نمی بندد - منیفولد و سیستم های کنترل اطراف آن چیزی هستند که یک خاموش شدن را ایمن و موثر می کنند.

• منیفولد خفه کننده: مجموعه‌ای از چوک‌های قابل تنظیم و ثابت که سیالات را از طریق یک محدودیت کنترل‌شده هدایت می‌کند، بنابراین فشار برگشتی را می‌توان در حالی که خدمه یک ضربه را به گردش در می‌آورند، حفظ کرد.
• کشتن چندگانه: خطی با قطر کمتر که گل سنگین را مستقیماً به چاه زیر BOP پمپ می کند تا فشار هیدرواستاتیک را بازیابی کند.
• واحد آکومولاتور: بانکی از بطری های هیدرولیک از پیش شارژ شده که انرژی کافی را برای بستن هر پیشگیرانه حتی در صورت از بین رفتن توان دکل ذخیره می کند.
• تابلوهای کنترل: ایستگاه های راه دور در کف دکل و یک مکان پشتیبان که به مته و پیشگیر ابزار اجازه می دهد هر پیشگیرانه را به طور مستقل فعال کنند.

منیفولد خفه کننده برای تنظیم دقیق فشار چاه این منیفولد چوک از شیرهای دریچه گاز برای کنترل فشار چاه در حین عملیات حفاری و کشتن استفاده می کند. این درجه بندی برای مطابقت با فشار پشته BOP، تضمین یک مسیر ایمن مهار فشار است. طراحی آن شامل انواع مختلف دریچه برای تطبیق با سناریوهای مختلف کنترل چاه است. مشاهده محصول →

منیفولدهای چوک و کش به همان فشار کاری پشته BOP درجه بندی می شوند زیرا در طی یک روش کشتن به مسیر مهار فشار چاه تبدیل می شوند. انتخاب منیفولدهایی با درجه‌بندی فشار، فلنج‌ها و تریم سوپاپ‌ها به اندازه انتخاب خود BOP مهم است.

تست و نگهداری: اثبات کارکرد BOP

BOP که هرگز آزمایش نشده است یک برنامه است، نه حفاظت. آزمایش‌های عملکردی و آزمایش‌های فشار باید ثابت کنند که هر پیش‌گیرنده، قبل از ریختن چاه و در فواصل زمانی معین، دقیقاً همانطور که طراحی شده است، باز، بسته، مهر و موم می‌شود و فشار را نگه می‌دارد.

تست های عملکردی تأیید کنید که قوچ ها در اطراف اندازه لوله صحیح بسته و مهر و موم می شوند، بسته بندی حلقوی فعال می شود، و سیستم کنترل در ثانیه های مورد نیاز پاسخ می دهد. تست های فشار آزمایش فشار کم (معمولاً 200 تا 300 psi) را اعمال کنید و سپس فشار کاری نامی کامل را اعمال کنید، زیرا یک عنصر می تواند در فشار بالا آب بندی شود اما در فشار پایین نشت می کند. به همین دلیل است که یک کنده آزمایشی اختصاصی BOP یک قطعه ضروری از تجهیزات محل دکل است: چگونه استامپ تست BOP برای پیشگیری از فوران ضروری شد نقشی را که در تأیید مهر و موم ها قبل از دیدن سرچاه توسط BOP ایفا می کند، توضیح می دهد.

روش معمول صنعت این است که BOP را در یک چرخه 14 تا 21 روزه، به علاوه قبل از سوراخ کردن کفش و بعد از هر تعمیر، آزمایش فشار دهید. مهر و موم ها، بسته بندی ها و بلوک های رم با هر بسته شدن فرسوده می شوند، بنابراین بازرسی منظم و جایگزینی الاستومرها بخشی عادی از مالکیت BOP است. مستندات هر آزمایش همچنین مسیر حسابرسی مورد نیاز تنظیم کنندگان و صاحبان چاه را تشکیل می دهد.

نحوه انتخاب یک سیستم پیشگیری از انفجار

انتخاب یک BOP با درجه فشار کاری و اندازه حفره که با طرح چاه مطابقت دارد شروع می شود، سپس پیکربندی قوچ، واحد بسته شدن و تریم مواد را برای سیالات و دمای مورد انتظار در نظر می گیرد.

• رتبه بندی فشار کاری: BOP را با فشار سطحی مطابقت دهید که چاه می تواند به طور واقعی ایجاد کند، از 2000 psi برای چاه های کم عمق تا 15000 psi برای مخازن عمیق و پرفشار.
• اندازه سوراخ: دهانه عمودی باید از بزرگترین بیت، محفظه یا ابزاری عبور کند که معمولاً در اینچ اندازه گیری می شود.
• مکمل Ram: قوچ های لوله را برای اندازه های ریسمان پیش بینی شده انتخاب کنید، حداقل یک مجموعه کور یا برش کور، و قوچ های مته متغیری را در نظر بگیرید که در آن اندازه های متعدد اجرا می شود.
• زمان بسته شدن: انباشت کننده و سیستم کنترل باید هر پیشگیری کننده را در محدوده زمانی مشخص شده توسط API، معمولاً 30 ثانیه یا کمتر، ببندد.
• مواد و تریم H2S: خدمات ترش نیاز به مواد مقاوم در برابر سولفید هیدروژن و الاستومرهای درجه بندی شده برای محدوده دمای مورد انتظار دارد.
• گواهینامه: به دنبال تجهیزات مونوگرام API 16A، سیستم کیفیت API Q1 و تأیید شخص ثالث از بدنه هایی مانند ABS، BV، یا CCS باشید که در آن مشخصات پروژه به آن نیاز دارد.

پیکربندی Ram باید همیشه حول رشته بدترین حالت در برنامه چاه برنامه ریزی شود، نه رایج ترین رشته. اگر طرح چاه در اواسط دوره برنامه های شکل گیری یا پوشش را تغییر دهد، پشته BOP باید مجدداً بررسی شود.

سوالات متداول

پاسخ های سریع به سوالاتی که تیم های عملیات و تدارکات اغلب در مورد پیشگیری از انفجار می پرسند.

تفاوت بین BOP و دهانه چاه چیست؟

سر چاه رشته های پوشش را پشتیبانی می کند و در حین حفاری حاوی فشار است، در حالی که BOP در بالای سر چاه قرار می گیرد و قابلیت بسته شدن را فراهم می کند. در طول تولید، BOP برداشته می شود و درخت کریسمس جای آن را می گیرد.

BOP چقدر سریع بسته می شود؟

زمان بسته شدن توصیه شده توسط API معمولاً 30 ثانیه یا کمتر برای پیشگیری کننده های حلقوی و رام است. بسیاری از سیستم های هیدرولیک مدرن، رم های جداگانه را در کمتر از 10 ثانیه می بندند. انباشته باید انرژی ذخیره شده کافی را برای بسته کردن تمام بازدارنده ها حتی در صورت خاموش بودن دکل نگه دارد.

آیا BOP می تواند از هر انفجار احتمالی جلوگیری کند؟

خیر. BOP فقط به اندازه آزمایش، نگهداری و پاسخ خدمه موثر است. ضربه ای که تشخیص داده نمی شود، تست ضعیف یا بسته بندی فرسوده می تواند توانایی سیستم را برای آب بندی کاهش دهد. پیشگیری از انفجار یک سیستم است: افراد آموزش دیده، روش های قابل اعتماد و تجهیزات آزمایش شده که با هم کار می کنند.

هر چند وقت یک بار BOP آزمایش می شود؟

عمل استاندارد عبارت است از یک آزمایش فشار حداقل هر 14 تا 21 روز در طول حفاری، یک آزمایش عملکرد مکرر (اغلب در هر نوبت کاری یا هفتگی)، و یک آزمایش فشار کامل قبل از سوراخ کردن کفشک یا بعد از هر گونه مداخله در پشته.