آیا یک BOP حلقوی می تواند در برابر عملیات حفاری با دمای بالا مقاومت کند؟

در محیط خواستار حفاری نفت و گاز ، قابلیت اطمینان تجهیزات بسیار مهم است. پیشگیری از انفجار حلقوی (BOP) یک مؤلفه مهم سیستم کنترل چاه است که به منظور ایجاد مهر و موم در اندازه لوله های مختلف یا حتی از روی یک سوراخ باز طراحی شده است. یک سؤال اساسی که مهندسان حفاری با آن روبرو هستند این است که آیا BOP حلقوی استاندارد می تواند به طور قابل اعتماد در عملیات حفاری با دمای بالا ، مانند چاههای آب عمیق یا با فشار بالا/درجه حرارت بالا (HPHT) انجام دهد.

عملکرد اصلی یک BOP حلقوی فراهم کردن یک مهر و موم فشار محکم از طریق فعال کردن یک واحد بسته بندی الاستومریک تقویت شده است. این طراحی بسیار مهم برای درک عملکرد آن تحت استرس حرارتی است. پاسخ به سؤال مطرح شده ، بله یا خیر ساده نیست. این بسیار وابسته به طراحی خاص ، مواد انتخاب شده برای ساخت آن و پارامترهای عملیاتی چاه است.

1. نقش مهم ترکیبات الاستومر

بیشترین ماده حساس به دما در یک BOP حلقوی واحد بسته بندی است که به طور معمول از لاستیک های مصنوعی مانند لاستیک نیتریل هیدروژنه (HNBR) تولید می شود. ترکیبات استاندارد الاستومر دامنه دمای کار را تعریف کرده اند. در حالی که بسیاری از ترکیبات استاندارد به اندازه کافی تا 250 درجه فارنهایت (121 درجه سانتیگراد) عمل می کنند ، عملیات HPHT می تواند BOPS را در دمای بیش از 350 درجه فارنهایت (177 درجه سانتیگراد) و حتی 500 درجه فارنهایت (260 درجه سانتیگراد) در موارد شدید قرار دهد.

برای خدمات با درجه حرارت بالا ، الاستومر باید به طور ویژه تدوین شود تا مقاومت کند:

• پیری گرما: تخریب ، سخت شدن و از بین رفتن خاصیت ارتجاعی در معرض طولانی مدت در معرض گرما.

• مجموعه فشرده سازی: تغییر شکل دائمی الاستومر پس از فشرده شدن در دمای بالا ، که مانع از بازگشت آن به شکل اصلی خود و حفظ مهر و موم می شود.

• سازگاری شیمیایی: اطمینان از اینكه الاستومر هنگام قرار گرفتن در معرض مایعات حفاری درجه حرارت بالا و آلاینده های بالقوه چاه ، پایدار است.

بنابراین ، یک BOP حلقوی مشخص شده برای یک عملیات درجه حرارت بالا باید به یک واحد بسته بندی ساخته شده از درجه الاستومر که برای حداکثر دمای چاه پیش بینی شده تأیید شده است ، مجهز شود.

2. ملاحظات مؤلفه فلزی

در حالی که الاستومر نگرانی اصلی است ، اجزای فلزی BOP حلقوی - از جمله بدن ، پیستون ها و قطب ها - باید برای حفظ یکپارچگی ساختاری و عملکرد در دمای بالا نیز طراحی شوند. درجه حرارت بالا می تواند بر قدرت عملکرد فلزات تأثیر بگذارد. تولید کنندگان از مواد با خاصیت استحکام مناسب در دمای دارای امتیاز استفاده می کنند تا اطمینان حاصل شود که پیشگیری هنوز هم می تواند حاوی حداکثر فشارهای دارای امتیاز باشد.

3. استانداردهای آزمایش و صدور گواهینامه

عملکرد هر BOP برای سرویس HPHT فرض نشده است. این به شدت تأیید شده است. استانداردهای صنعت ، در درجه اول از موسسه نفت آمریکایی (API) ، الزامات را دیکته می کند. API Standard 16A مشخص می کند که تجهیزات تعیین شده به عنوان "HPHT" باید در شرایط شبیه سازی شده آزمایش شوند که فشارهای شدید و دمای آن را تکرار می کند.

یک BOP حلقوی که برای عملیات با درجه حرارت بالا به بازار عرضه می شود ، آزمایش صلاحیت را انجام می دهد که در آن به حداکثر دمای دارای درجه حرارت خود گرم می شود و سپس فشار آزمایش می شود تا بتواند قابلیت های آب بندی و حاوی فشار را تأیید کند. مهندسان بررسی مشخصات تجهیزات باید تأیید کنند که پیشگیری کننده برای کاربرد خاص خود مونوگرام API و صدور گواهینامه HPHT را در اختیار دارد.

4. عوامل عملیاتی و استراتژی های کاهش

حتی با وجود یک BOP حلقوی به درستی مشخص شده ، شیوه های عملیاتی برای موفقیت در محیط های درجه حرارت بالا بسیار مهم هستند.

• پیش بینی دقیق دما: مدل های شیب فشار و شکستگی منافذ باید شامل شیب های زمین گرمایی دقیقی باشد تا دمای پایین و چاه را به طور دقیق پیش بینی کند.

• اثرات خنک کننده: در کاربردهای آب های عمیق ، آب دریا سرد در کف دریا می تواند قبل از رسیدن به پشته BOP در بستر دریا ، مایعات چاه را به طور قابل توجهی خنک کند. این اغلب به این معنی است که BOP دمای بسیار کمتری نسبت به پایین چاه تجربه می کند. این اثر خنک کننده باید محاسبه شود تا از تعیین بیش از حد درجه حرارت غیر ضروری جلوگیری شود.

• نظارت و نگهداری: نظارت مداوم از دمای چاه ضروری است. علاوه بر این ، زندگی درجه حرارت بالا یک الاستومر محدود است. واحد بسته بندی در یک BOP حلقوی در معرض دمای بالا پایدار ، عمر خدمات کاهش یافته خواهد داشت و باید در عملیات معمولی بیشتر از یک مورد بازرسی و جایگزین شود.

در مشعل در واقع می تواند در برابر عملیات حفاری درجه حرارت بالا مقاومت کند ، اما تنها در صورتی که عمداً مهندسی شده و برای آن منظور مشخص شده باشد. سنگ بنای عملکرد آن در انتخاب یک ترکیب الاستومر درجه حرارت بالا برای واحد بسته بندی و اعتبارسنجی کل مونتاژ از طریق پروتکل های آزمایش دقیق API HPHT نهفته است. مسئولیت تیم مهندسی حفاری برای تعریف دقیق پاکت عملیاتی و انتخاب یک BOP حلقوی با رتبه دما است که با خیال راحت از سناریوی پیش بینی شده بدترین حالت فراتر می رود ، اطمینان حاصل می کند که یکپارچگی کنترل خوب در همه شرایط حفظ می شود. $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $