Кіріспе

Мамандандырылған клапан Блоут превенторы (BOP) (BOP) - арнайы клапан немесе ұқсас механикалық құрылғы, ол мұнай және газ ұңғымаларын бұзылмауға, шикі мұнайдың немесе табиғи газдың ұңғымадан бақылаусыз шығарылуын болдырмау үшін тұмшалауға, басқаруға және бақылауға қолданылады. Олар әдетте басқа клапандар қатарына орнатылады. Бұрғылау кезінде ұңғыма резервуарынан шығатын өте тұрақты емес қысым мен бақылаусыз ағысқа (формация соққысына) төтеп беру үшін жарылуды болдырмаушы құрылғылар жасалды. Бұл соққылар жарылыс деп аталатын апатты жағдайға әкелуі мүмкін. Төменгі тесіктегі (бұрғыланған тесікте пайда болатын) қысымды және мұнай мен газ ағынын бақылаудан басқа, жарылуды болдырмаушылар бұрғылау кезінде құбырлардың (мысалы, бұрғылау құбырлары мен ұңғыма корпусының), құралдардың және бұрғылау сұйықтығының ұңғыма бұрғысынан (соңғыңғыңғы тесіктегі, резервуарға апаратын тесіктегі) жарылуын болдырмауға арналған. Жарылыс алдын алушылар экипаждың, қондырғының (құрамалдық жүйе ұңғыманы бұрғылау үшін пайдаланылады) және қоршаған ортаның қауіпсіздігі үшін, сондай-ақ ұңғыма тұтастығын бақылау және сақтау үшін өте маңызды; осылайша жарылыс алдын алушылар оларды қамтитын жүйелерге қауіпсіздікті қамтамасыз етуді көздейді. BOP термині мұнай кен орындарының тілінде жарылуды болдырмау үшін қолданылады. Қысқартылған термин "негізгі" (әдетте, түрінің алдында) (мысалы, "негізгі" (ағылш. ram)), бір ғана жарылуды болдырмаушы құрылғыны білдіреді. Жарылуды болдырмаушы құрылғыны оның түрі бойынша (мысалы, RAM) қарастыруға болады. Жарылуды болдырмаушы, жаруды болдырмаушы стек және жаруды болдырмаушы жүйе терминдері әртүрлі типті және функциялы бірнеше жаруды болдырмаушы құрамаларды, сондай-ақ көмекші компоненттерді сипаттау үшін бір-біріне ауыспалы және жалпы түрде қолданылады. Типтік терең су астындағы жарылудың алдын алу жүйесі электр және гидравликалық желілер, басқару модульдері, гидравликалық аккумуляторлар, сынақ клапаны, өлтіру және тұншықтыратын желілер мен клапандар, көтерілу буыны, гидравликалық жалғаулар және тірек рамасы сияқты компоненттерді қамтиды. Жарылуды болдырмаушы екі категория ең көп таралған: қоян және сақина. BOP стектерінде екі типті де жиі қолданылады, әдетте бірнеше қоян BOP-ның үстінде кемінде бір сақиналы BOP-ы болады. Жарылудың алдын алу құралдары құрлықтағы ұңғымалар, теңіздегі және теңіз астындағы ұңғымалар үшін қолданылады. Құрлықтағы және су астындағы BOP-тар ұңғыма бұрғысының жоғарғы жағына бекітіледі, ол ұңғыма басы деп аталады. Теңіздегі теңіз тораптарының BOP-тары теңіз тораптарының палубасының астында орнатылады. Теңіз астындағы BOP-тар бұрғылау тізбегі мен ұңғымадан шығатын сұйықтықтарды үздіксіз жолмен қамтамасыз ететін бұрғылау тұғыры арқылы жоғарыдағы теңіздегі қондырғымен байланысады. Бұл - ұңғымадағы суды бұрғылау қондырғысына дейін жеткізу үшін қолданылатын құрал. Жарылыс алдын алу құралдары әрқашан дұрыс жұмыс істемейді. Бұған мысал ретінде Deepwater Horizon жарылысын келтіруге болады, онда BOP арқылы өтетін құбыр желісі сәл бүгіліп, BOP құбырды кесіп тастай алмады.

Түрлері

BOP-тар екі негізгі түрге бөлінеді: қос және сақина тәрізді. Екеуі де бұрғылау қондырғысының BOP үйірмелерінде жиі бірге қолданылады, әдетте бірнеше қоян BOP үйірмесін жабу үшін кем дегенде бір сақиналы BOP болады.

Рамды жарылудан қорғаушы

BOP-ті 1922 жылы Джеймс Смитер Аберкромби мен Гарри С. Камерон ойлап тапты және 1924 жылы Камерон темір зауыты нарыққа шығарды. БОП-тың ағаш түрінің жұмысы қақпалы клапанға ұқсас, бірақ екі қарсы тұрған болат штангалар, ағаштарды пайдаланады. Құдықтың ортасына қарай созылатын тақталар ағысты шектеуге немесе ағысқа мүмкіндік беру үшін ашылады. Қондырмалардың ішкі және жоғарғы бетінде бір-біріне, ұңғыма түтігіне және ұңғыма түтігінен өтетін құбырдың айналасына қысылатын пакеттер (эластомерлік пломбалар) орнатылған. BOP корпусының (дене) бүйіріндегі шығыстар тұншықтыратын және өлшейтін желілер немесе клапандарды қосу үшін қолданылады. Қойлар төрт түрлі: құбыр, соқыр, кесек және соқыр кесек. Құбырлар бұрғылау құбырларының айналасына жабылады, бұрғылау құбырларының сырты мен ұңғыма бұрғылау бұрғылау құбырларының арасындағы ағынды шектейді, бірақ бұрғылау құбырларының ішіндегі ағынды кедергі келтірмейді. Өзгермелі ұңғымадағы құбырлар стандартты құбырларға қарағанда сыртқы диаметрлерінің кең ауқымында құбырларды қабылдай алады, бірақ әдетте қысымдылық қабілеті мен ұзақ өмір сүру қабілеті жоғалады. Құбырдың тесігі жоқ болса, құбырды жабу керек. Құбырлар үшін саңылаулары жоқ соқыр қораптар (соңырау қораптар деп те аталады) бұрғылау жіптері немесе басқа құбырлары жоқ құдықты жаба алады және оны бекітеді. Қаптамалар ұңғымадағы құбырды қаптап, ұңғыма бұрғысын бір мезгілде бекітеді. Құбырды кесу үшін оның болаттан жасалған бесіктері және құбырды кескеннен кейін жылтырды бекіту үшін тұмшалары бар. Соқыр кесек қозылар (соқыр кесек қозылар немесе бекіту кесек қозылар деп те аталады) бұрғылау жиегі бұрғылау жиегін кесіп, бұрғылау жиегін кесіп, бұрғылау жиегін кесіп тастаған кезде де құдыққа тұйықтауға арналған. Бұрғылау жиегінің жоғарғы бөлігі қояннан босатылады, ал төменгі бөлігі қысылып, бұрғылау жиегін BOP-дан ілу үшін "балық құйрығы" ұсталуы мүмкін. Стандартты қорап функцияларынан басқа, өзгермелі ұңғыма құбыр қораптары жиі сынақ қораптары ретінде сынақ клапаны деп аталатын модификацияланған жарылуды болдырмау құрылғысында қолданылады. Бағаналы сынақ клапандары BOP-ның төменгі жағына орналастырылады және төменгі қысымға төтеп береді (жоғарға қысымға төтеп беретін BOP-дан айырмашылығы). Сынау ұшы мен BOP ұшы бұрғылау жіпінің айналасында жабылып, жылтырдың қысымына беріліп, BOP-тің дұрыс жұмыс істеуі үшін қысым сыналады. 1920-ші жылдардағы алғашқы қоян BOP-тар қарапайым және мықты қолмен жасалатын құрылғылар болды. BOP корпусының тік ұңғыма бұрылысы және көлденең қорапшасы (қорапша жетекші камерасы) болды. Қисық қуыстағы қарсы тұрған қосқыш (плёнгерлер) көлденеңнен аударылады, бұрандалы дәнекерлік (пистондар) сияқты тігілген қосқыш біліктерімен іске қосылады. Ағаштан жасалған бұрандаларды бұрауға арналған бұрандалар ұңғыма бұрылысын ашып-жауып, ұңғыма бұрылысының ішкі шеттеріне қосылған. Бұндай бұрандалы домбыраның жұмысы ұңғымадағы қысымды жеңіп, ұңғымадағы жылқыны бекіту үшін қошқарларға жеткілікті механикалық артықшылық берді. Гидравликалық арқандар 1940 жылдары қолданыста болды. Гидравликалық қозғалтқыштармен жұмыс істейтін жарылыс алдын алу құрылғыларының көптеген артықшылықтары бар. Қысымды қарсы гидравликалық цилиндрлерде теңестіруге болады, бұл қошқарлардың бір мезгілде жұмыс істеуіне әкеледі. Салыстырмалы түрде жылдам іске қосу және қашықтан басқару жеңілдетілді, ал гидравликалық арқандар жоғары қысымды ұңғымаларға жақсы сәйкес келді. BOP-тар қауіпсіздік пен сенімділік үшін қажет болғандықтан, ұзақ өмір сүруді қамтамасыз ету үшін құрылғылардың күрделілігін азайту үшін әлі де күш-жігер жұмсалады. Нәтижесінде, оларға қойылатын талаптардың артуына қарамастан, алдыңғы қатарлы BOP-тар тұжырымдамалық жағынан алғашқы тиімді модельдермен бірдей және көптеген жағынан осы бірліктерге ұқсас. Терең судағы қолданбаларда қолданылатын Ram BOP-терде гидравликалық іске қосу кеңінен қолданылады. Механикалық бекіткіш механизмін қолдану арқылы тұрақты гидравликалық қысымды ұстауға қажеті жоқ. Құрылғының тұйықталу штангалары, өндірушіге байланысты, бұрандалы валға қосылуы немесе қосылмауы мүмкін. Қалқалардың басқа түрлері, мысалы, клиндік қалқалар, сондай-ақ қолданылады. Үлгілі қояндық іске қосу агрегаттары (оператор жүйелері) BOP корпусына ауыстырылатын капотпен бекітіледі. Капоттарды корпустан босату BOP-ті сақтауға мүмкіндік береді және қояндарды ауыстыруды жеңілдетеді. Осылайша, мысалы, ...

Сақиналық жарылуды болдырмаушы

Сақиналы жарылуды болдырмаушыны 1946 жылы Гранвилл Слоан Нокс ойлап тапты; 1952 жылы оған АҚШ патенті берілді. Көбінесе бұл құрылғылар "Гидриль" деп аталады, бұл құрылғыларды алғашқы өндірушінің атымен аталған. Сақиналық типтегі жарылуды болдырмаушы бұрғылау жіпінің, корпустың немесе келли сияқты цилиндрлі емес заттың айналасына жабылуы мүмкін. Үлкен диаметрлі құрал-жабдықтармен (тігісті жалғаулармен) біріктірілген бұрғылау құбырларын гидравликалық жабу қысымын мұқият бақылау арқылы сақиналы сақтандырғыш арқылы "алып тастауға" (яғни қысым төменгі жағында ұсталған кезде тік қозғалуға) болады. Бұрандалы бұрғылау құбырлары бұрғылау кезінде айналған кезде де бұрғылау құбырларының айналасын бекітіп ұстауға тиімді. Ережелер әдетте сақиналы алдын алушының ұңғыманы толықтай жаба алуын талап етеді, бірақ сақиналы алдын алушылар, әдетте, ашық тесіктегі мөрді сақтау үшін қоянды алдын алушылар сияқты тиімді емес. Дөңгелекті BOP-тар әдетте BOP-тар қатарының жоғарғы жағында орналасқан, бір немесе екі дөңгелекті алдын алушылар бірнеше қоян-қолтық алдын алушылардың үстінде орналастырылған. Сақиналық жарылуды болдырмаушы құдықтың ішегінде тұйықталу үшін клин принципін қолданады. Оның піскен піскен резеңке тұтқыры бар, ол эластомерлік қаптама деп аталады, ол болат қабырғалармен бекітіледі. Қаптама бірлігі гидравликалық поршень мен бас арасындағы BOP корпусында орналасқан. Пістона іске қосылғанда, оның жоғары қарай қозғалуы буып-түю блогын сфинктер сияқты ықшамдап, жылтыр немесе ашық тесікті бекітеді. Дөңгелекті тосқауылдар тек екі қозғалмалы бөлікке, поршеньге және қаптамаға ие, сондықтан оларды қарапайым және ағаш тосқауылдарына қарағанда оңай ұстауға болады. Бастапқы типтегі сақиналы жарылыс алдын алу құралы "қайырмалы" (конустық) поршеньді қолданған. Пістона көтерілгенде, буып-түю блогының тік қозғалысы баспен шектеледі және буып-түю блогының көлбеу бетін құдықтың ортасына қарай ішке қысады. 1972 жылы Адо Н. Вуясиновичке шар тәрізді бұрқасын алдын алушы ретінде белгілі шеңберлік бұрқасын алдын алушының өзгерісі үшін патент берілді. Пістондар көтерілгенде, буып-түю блогы жоғары қарай қисық басына қарсы көтеріледі, бұл буып-түю блогын ішкі жағына қысады. Сақиналы профилактиканың екі түрі де кеңінен қолданылады.

Deepwater Horizon жарылысы

2010 жылы 20 сәуірде Deepwater Horizon бұрғылау қондырғысының жарылысы кезінде бұрғылауды алдын алу автоматты түрде іске қосылуы керек еді, бұрғылауды кесіп, Мексика шығанағына мұнайдың төгілуіне жол бермеу үшін ұңғыманы бекітіп тастаған, бірақ ол толық іске қосылмады. Кейін су асты роботтары (ROV) соқыр кесуші ағаштан қорғауды қолмен іске қосу үшін пайдаланылды, бірақ пайдасыз. 2010 жылдың мамыр айына дейін жарылуды болдырмаушының неліктен бұзылғаны белгісіз болды. Америкалық кеме қатынасы бюросының бас геодезигі Джон Дэвид Форсайт кендерді басқару қызметі мен АҚШ-тың жағалау күзетінің бірлескен тергеу қызметі алдындағы тыңдауларда оның агенттікінің соңғы рет 2005 жылы жарылыстың алдын алушы құрылғысын тексергенін растады. BP өкілдері превентордың гидравликалық ақаудан зардап шеккенін айтты. Конгрессмен Барт Ступактың мәлімдемесінде, басқа да мәселелердің арасында, авариялық ажырату жүйесі (ЭДС) ойдағыдай жұмыс істемегендігі және Deepwater Horizon жарылысына байланысты бұзылған болуы мүмкін екендігі айтылды. 2009 жылы Macondo Prospect-ке минералдарды басқару қызметі берген рұқсат қосымша дыбыстық бақылау құралдарын талап етпеді. Су астындағы манипуляция (ROV Intervention) арқылы BOP-ті сәтті жаба алмағаны үшін, толық тексерудің нәтижелерін күтіп отырғанда, бұл қателік жарылыс себепкер болды ма, жоқ па, белгісіз. 2010 жылдың 17 маусымында Конгресс отырысында талқыланған құжаттар құрылғының басқару модуліндағы батареяның түсіп қалғанын және бураның иесі Трансоушеннің Камеронның жабдықтарын Макондо алаңында "өзгерткенін" (соның ішінде гидравликалық қысымды құбырдың орнына стек сынақ клапанына дұрыс бағыттамағанын) білдірді. Тағы бір болжам бойынша, бұрғылау құбырларының бірі BOP-те орналастырылған болуы мүмкін, сондықтан оның кескіш қоралары өте қалың материалды кесуге мүмкіндік береді. Кейінірек Macondo оқиғасы кезінде екінші құбырдың BOP үйірмесіне кіргені анықталды, бұл BOP кесу механизмінің сәтсіздікін түсіндіреді. 2010 жылдың шілдесінде құбырдың ұңғыма арқылы ұшып кеткен немесе ұңғымаға құлаған бұрғылау құбыры болуы мүмкін екендігі белгісіз болды. DNV қорытынды есебінде екінші түтік бұрғылау жіпінің сегменті болып табылады, ол соққыдан қорғайтын қайшымен кесілгеннен кейін шығарылады. 2010 жылдың 10 шілдесінде BP компаниясы бұзылған жарылыс алдын алушы стектің үстіне тұмшалау қақпағын орнату жұмыстарын бастады. BP-нің операцияны бейнелеуіне сүйенсек, Top Hat 10 деп аталатын тұйық шапка құрамына Камеронның басты бәсекелестерінің бірі - Hydril (GE Oil & Gas компаниясы) өндірген үш соқыр кесек BOP-ы кірді. 15 шілдеде 3 қораның қақпағы 87 күннен кейін алғаш рет Макондо ұңғымасын уақытша ғана бекітті. 2010 жылдың 3 қыркүйегінде сағат 13.20-да 300 тонналық бұзылмауыш бұрғышты құдықтан алып тасталды және баяу көтеріле бастады. 4 қыркүйекте сағат 18.54 (Конгаро уақыты бойынша) жарылуды болдырмаушы құрылғы су бетін ашты, ал сағат 21.16 (Конгаро уақыты бойынша) ол Helix Q4000 кемесіне арнайы контейнерге орналастырылды. Олардың негізгі тұжырымдамасы: бұрандалар бұрғылау құбырларын ішінара қиып шығара алса да, олар бұрғылау құбырларын бұрғылау құбырлары бұрандалардың жоспарланған әрекет жолынан шығып кеткендіктен (себебі бұрғылау жіптері жоғарғы шығыршық BOP клапанның құралымен түйілген), қималарды тығыздап, бұрғылау жіптері қима актуаторының өз соққысын аяқтауға жеткілікті күш бере алмай, қима құбырды бүгіп, құдықты бекіте алмауы. Олар зақымдалған батареялар себеп болатын іске қосудың бұзылуын ұсынбады. Ауыспалы тоқалдың жоғарғы бөлігі көптеген мұнайдың шығуынан гидравликалық іске қосу құрылғысының жұмысын бұзады, сондықтан ол қалпына келтіру кезінде босатылуы керек.