Введение

Специализированный клапан Предотвращающий взрыв (BOP) (произносится BOP) - это специализированный клапан или аналогичное механическое устройство, используемое для герметизации, контроля и мониторинга нефтяных и газовых скважин для предотвращения взрывов, неконтролируемого выброса сырой нефти или природного газа из скважины. Они обычно устанавливаются в стеки других клапанов. Предупредители взрыва были разработаны для преодоления крайне неустойчивого давления и неконтролируемого потока (формационного удара), исходящего из резервуара скважины во время бурения. Удар может привести к потенциально катастрофическому событию, известному как взрыв. В дополнение к контролю давления в глубине скважины (всплывающего в пробуренной скважине) и потока нефти и газа, предотвратители взрыва предназначены для предотвращения выброса труб (например, буровой трубы и корпуса скважины), инструментов и буровой жидкости из скважины (также известной как скважина, отверстие, ведущее к резервуару), когда угрожает взрыв. Предупредители взрыва имеют решающее значение для безопасности экипажа, буровой установки (системы оборудования, используемой для бурения скважины) и окружающей среды, а также для мониторинга и поддержания целостности скважины; таким образом, предотвратители взрыва предназначены для обеспечения безопасности систем, которые их включают. Термин BOP используется в нефтяном поле для обозначения предотвращения взрыва. Сокращенный термин "предотвращающий", обычно предшествующий типу (например, предотвращающий стержень), используется для обозначения одного устройства предотвращающего взрыв. Предупредитель взрыва может также просто упоминаться по его типу (например, RAM). Термины "предупредитель взрыва", "комплект предупредителей взрыва" и "система предупредителей взрыва" обычно используются взаимозаменяемо и в общем порядке для описания сборки нескольких скомпонованных предотвратителей взрыва различного типа и функции, а также вспомогательных компонентов. Типичная система предотвращения взрыва глубоководных подводных вод включает в себя такие компоненты, как электрические и гидравлические линии, модули управления, гидравлические аккумуляторы, испытательный клапан, линии и клапаны для уничтожения и подавления, подъемный стыковой узел, гидравлические соединители и опорный каркас. Наиболее распространены две категории предотвращающих взрыв средств: козырьковые и кольцевые. В стеках BOP часто используются оба типа, как правило, по крайней мере один кольцевой BOP, расположенный над несколькими ram BOP. Предотвратители взрыва используются на наземных скважинах, морских буровых установках и подводных скважинах. Сухопутные и подводные BOP закреплены на вершине скважины, известной как скважинный наконечник. На морских буровых установках BOP устанавливаются ниже палубы буровой установки. Подводные BOP соединены с морской буровой установкой, расположенной выше, буровым подъемом, который обеспечивает непрерывный путь для буровой цепи и жидкостей, исходящих из скважины. В действительности, подъемник продлевает скважину до буровой установки. Предупредители взрыва не всегда работают правильно. Примером этого является взрыв Deepwater Horizon, когда трубопровод, проходящий через BOP, был слегка изогнут, и BOP не смог перерезать трубу.

Типы

BOP бывают двух основных типов, козырьковые и кольцевые. Оба часто используются вместе в сборах BOP буровой установки, как правило, с по крайней мере одним кольцевым BOP, закрывающим сборку из нескольких ram BOP.

Предотвращающий взрыв рамы

Овен BOP был изобретен Джеймсом Смитером Аберкромби и Гарри С. Кэмероном в 1922 году, и был выведен на рынок в 1924 году Cameron Iron Works. BOP типа "козырька" похож в работе на шлюзный клапан, но использует пару противоположных стальных штангов, "козырьков". Стропины протягиваются к центру скважины, чтобы ограничить поток или отключаться, чтобы обеспечить поток. На внутренней и верхней сторонах баров установлены упаковки (эластомерные уплотнения), которые нажимаются друг на друга, на скважину и вокруг труб, проходящих через скважину. Выходы по бокам корпуса BOP используются для подключения к трубопроводам или клапанам для подачи и подачи газа. Блоки из баранов бывают четырех типов: трубчатые, слепые, срезные и срезные. Трубные рамки закрываются вокруг буровой трубы, ограничивая поток в кольцевом пространстве между концентрическими объектами между внешней стороной буровой трубы и скважиной, но не препятствуют потоку внутри буровой трубы. Переменные трубные рамки могут вмещать трубы в более широком диапазоне наружных диаметров, чем стандартные трубные рамки, но обычно с некоторой потерей нагрузочной способности и долговечности. Не следует закрывать трубный провод, если в отверстии нет трубы. Слепые бараны (также известные как герметичные бараны), которые не имеют отверстий для труб, могут закрыть скважину, когда в скважине нет сверлильной нитки или другой трубки, и запечатать ее. Скребные бараны предназначены для скребки трубы в скважине и одновременного уплотнения скважины. Он имеет стальные лезвия для обрезки трубы и уплотнения для запечатывания кольца после обрезки трубы. Слепые сдвижные бараны (также известные как сдвижные герметичные бараны или герметичные сдвижные бараны) предназначены для герметизации скважины, даже когда скважина занята буровой нитью, путем резания сверлильной нитки, когда бараны закрывают скважину. Верхняя часть отрезанной сверлильной струны освобождается от баранки, в то время как нижняя часть может быть зажата и "рыбий хвост" захвачен, чтобы повесить сверлильную струну от BOP. В дополнение к стандартным функциям, переменные трубные рамки часто используются в качестве испытательных рам в модифицированном устройстве для предотвращения взрыва, известном как клапан для испытаний стека. Стенные испытательные клапаны расположены в нижней части стека BOP и сопротивляются давлению вниз (в отличие от BOP, которые сопротивляются давлению вверх). Закрыв испытательный кронштейн и ККБ вокруг сверлильной струны и давлением на кольцевой узел, ККБ проверяется на правильность работы. Оригинальные BOP-палки 1920-х годов были простыми и прочными ручными устройствами с минимальными частями. Корпус BOP имел вертикальный скважины и горизонтальную рубцовую полость (рубцовую рубцовую камеру). Противоположные дублы (дублы) в полости дубла переведены горизонтально, приводятся в действие нарезными дублями (поршневыми прутками) в виде винтового разъема. Двигательный момент от поворота валов с помощью гаечного ключа или ручного колеса преобразовывался в линейное движение, а весы, соединенные с внутренними концами валов, открывали и закрывали скважину. Такой вид работы с винтовым прицепом обеспечивал достаточное механическое преимущество для баранов, чтобы преодолеть давление вниз и запечатать аннулус скважины. Гидравлические бараны BOP были в использовании к 1940-м годам. Гидравлические устройства для предотвращения взрыва имели много потенциальных преимуществ. Давление может быть выравнивалось в противоположных гидравлических цилиндрах, заставляя баранов работать в унисон. Было упрощено относительно быстрое приведение в действие и дистанционное управление, а гидравлические базы хорошо подходили для скважин высокого давления. Поскольку BOP зависят от безопасности и надежности, усилия по минимизации сложности устройств все еще используются для обеспечения долговечности. В результате, несмотря на постоянно растущие требования, предъявляемые к ним, современные BOP-пары концептуально идентичны первым эффективным моделям и во многом напоминают эти устройства. В рам-БОП для использования в глубоководных приложениях универсально используется гидравлическое приводное устройство. Вводные валы часто все еще встраиваются в гидравлические колонки BOP в качестве блокирующих стержней, которые удерживают колонку в положении после гидравлического срабатывания. При использовании механического механизма...

Кольцевой предохранитель от взрыва

Кольцевой превентор был изобретен Гранвиллом Слоаном Ноксом в 1946 году; патент США на него был выдан в 1952 году. Часто вокруг буровой установки ее называют "Гидриль", по имени первоначального производителя таких устройств. Защитный прибор кольцевого типа может закрываться вокруг сверлильной нитки, корпуса или нецилиндрического объекта, такого как келли. Проводка с более крупными диаметром, включая соединения инструмента (потоковые соединители), может быть "очищена" (то есть перемещена вертикально, в то время как давление содержится внизу) через кольцевой предохранитель путем тщательного контроля гидравлического давления закрытия. Кольцевые предохранители от взрыва также эффективны для поддержания уплотнения вокруг сверлильной трубы, даже когда она вращается во время бурения. Нормативные положения обычно требуют, чтобы кольцевой предохранитель был в состоянии полностью закрыть скважину, но кольцевые предохранители, как правило, не так эффективны, как предохранители для барана, в поддержании уплотнения на открытом отверстии. Кольцевые BOP обычно расположены в верхней части стека BOP, с одним или двумя кольцевыми предохранителями, расположенными над серией нескольких предохранителей. Кольцевой превентор использует принцип клина для закрытия в скважине. Он имеет резиновую пломбу, напоминающую пончик, известную как эластомерная упаковочная единица, усиленная стальными ребрами. Упаковочный блок расположен в корпусе BOP между головкой и гидравлическим поршнем. Когда поршень приводится в действие, его тяга вверх заставляет упаковочный блок сжиматься, как сфинктер, запечатывая кольцо или открытую дыру. Кольцевые предохранители имеют только две движущиеся части, поршень и упаковочный блок, что делает их простыми и простыми в обслуживании по сравнению с предохранителями с выдвижными колонками. Первоначальный тип кольцевого предохранителя от взрыва использовал "конусообразный" поршень. По мере подъема поршня, вертикальное движение упаковочного блока ограничивается головкой, а наклонная сторона поршня сжимает упаковочный блок внутрь, к центру скважины. В 1972 году Адо Н. Вуясиновичу был выдан патент на вариацию кольцевого превентора, известного как сферический превентор взрыва, названный так из-за его сферической головы. По мере подъема поршня упаковочный блок подталкивается вверх против изогнутой головки, которая сжимает упаковочный блок внутрь. Оба типа кольцевых предохранителей широко используются.

Взрыв Глубоководного горизонта

Во время взрыва буровой установки Deepwater Horizon 20 апреля 2010 года превентор взрыва должен был быть автоматически активирован, отрезав буровую нить и запечатывая скважину, чтобы предотвратить взрыв и последующий разлив нефти в Мексиканском заливе, но он не смог полностью включиться. Позже подводные роботы (ROV) использовались для ручного срабатывания слепого предотвращающего механизма, но безрезультатно. По состоянию на май 2010 года неизвестно, почему не удалось предотвратить взрыв. Главный геодезист Джон Дэвид Форсайт из Американского бюро судоходства свидетельствовал на слушаниях перед совместным расследованием Службы управления минералами и Береговой охраны США, расследуя причины взрыва, что его агентство в последний раз проверяло предотвратитель взрыва буровой установки в 2005 году. Представители BP предположили, что превентор мог пострадать от гидравлической утечки. В заявлении, опубликованном конгрессменом Бартом Ступаком, говорится, что, помимо прочего, система аварийного отключения (EDS) не функционировала как предполагалось и, возможно, была повреждена из-за взрыва на Deepwater Horizon. Разрешение на проспект Макондо, полученное Службой управления полезными ископаемыми в 2009 году, не требовало избыточных средств акустического контроля. Поскольку BOPs не могли быть успешно закрыты подводными манипуляциями (ROV Intervention), в ожидании результатов полного расследования, неясно, было ли это упущение фактором в взрыве. Документы, обсуждавшиеся во время слушаний в Конгрессе 17 июня 2010 года, предполагали, что батарея в управляющем модуле устройства была пуста и что владелец буровой установки, Transocean, возможно, "модифицировал" оборудование Камерона для площадки Макондо (включая неправильное направление гидравлического давления на клапан для испытаний стека вместо BOP-провода трубопровода), что увеличило риск отказа BOP, несмотря на предупреждения от их подрядчика в этом отношении. Другая гипотеза заключалась в том, что стыковочное звено в буровой трубе могло быть расположено в стеке BOP таким образом, что его скребные баранчи имели непреодолимую толщину материала для прорезания. Позже было обнаружено, что в какой-то момент во время инцидента с Макондо в стек BOP попал второй кусок труб, что потенциально объясняет отказ механизма обрезки BOP. По состоянию на июль 2010 года неизвестно, может ли труба быть корпусом, который прорвался через скважину, или, возможно, сломанной буровой трубой, которая упала в скважину. В заключительном отчете DNV указано, что вторая трубка была сегментом сверлильной нитки, которая была выброшена после того, как была разрезана с помощью выдувающих ножниц. 10 июля 2010 года BP начала операции по установке герметичного крышки, также известной как крышка, на вершине неудавшегося блокировщика. На основе видео BP о операции сборка уплотнительной крышки, называемая Top Hat 10, включала в себя стек из трех слепых скребковых коров BOP, изготовленных компанией Hydril (компания GE Oil & Gas), одним из главных конкурентов Кэмерона. К 15 июля 3 барана закрыли колодец Макондо, хотя и временно, впервые за 87 дней. Правительство США хотело, чтобы неисправный превентор взрыва был заменен в случае изменения давления, которое происходит, когда скважина пересекается с скважиной. 3 сентября 2010 года в 1:20 по местному времени 300-тонный неисправный предохранитель был удален из скважины и начал медленно подниматься на поверхность. 4 сентября в 6:54 по местному времени сбоя предотвращающий устройство достигло поверхности воды и в 9:16 по местному времени сбоя было помещено в специальный контейнер на борту судна Helix Q4000. Их основной вывод заключался в том, что, хотя бараны смогли частично прорезать сверлильную трубу, они не смогли запечатать отверстие, потому что сверлильная труба выгнулась из предполагаемой линии действия баранов (потому что сверлильная нить была захвачена в соединении инструмента в верхнем кольцевом клапане BOP), застряв в ножницах и оставив сверлильную нить сверлильного привода не в состоянии обеспечить достаточную силу для завершения ее хода и сгибания резанной трубы и запечатывания скважины. Они не предполагают, что какая-либо неисправность приведения в действие, как это было бы вызвано неисправными батареями. Верхняя часть предохранителя не смогла отделиться в соответствии с проектом из-за многочисленных утечек масла, угрожающих работе гидравлического привода, и ее пришлось освободить во время восстановления.