Vysvětlení hydrauliky BOP: Dimenzování akumulátoru, uzavírací poměr a doba odezvy

Hydraulika BOP je akumulovaná energie, kapalina a řídicí dráha, která ve skutečnosti pohání těsnicí prvek zabraňující profouknutí proti tlaku ve vrtu. Když je objem akumulátoru, uzavírací poměr a dimenzování vedení nesprávné, může stoh projít každým testem na certifikátu a přesto se při skutečném kopu zavřít příliš pomalu nebo bez těsnění.

Praktická odpověď jako první: velikost akumulátorů ze skutečného objemového objemu každé funkce na stohu, ověřte uzavírací poměr při nejvyšším očekávaném uzavíracím tlaku a změřte dobu uzavření na instalované jednotce namísto důvěry v datový list. Vše ostatní v tomto článku vysvětluje, proč na těchto třech číslech záleží a jak se ovlivňují.

Co vlastně hydraulika BOP pokrývá

Hydraulika BOP je uzavřená výkonová smyčka se čtyřmi částmi a všechny čtyři musí být dimenzovány společně. Systém ukládá energii, generuje tlak, rozděluje tok a přeměňuje tento tok na mechanickou sílu působící na ochranný prvek.

• Zásobník energie: dusíkem nabité akumulátorové láhve, obvykle jediný zdroj energie při výpadku proudu.
• Generování tlaku:
čerpadla a regulátory uzavírací jednotky, které plní lahve a udržují tlak v systému.
• Distribuce: rozdělovače, regulační ventily, regulátory, panely a hydraulická vedení až po každou funkci.
• Aktivace: ovládacích válců na prstencových zarážkách a zarážkách, plus zajišťovací šrouby na jednotkách, které je mají.

Užitečný způsob, jak o tom přemýšlet: systém musí dodávat definovaný objem, při definovaném tlaku, v definovaném čase, v okamžiku, kdy zařízení již ztratilo energii a přístrojový vzduch. Každé rozhodnutí o návrhu by mělo být posuzováno podle tohoto jediného scénáře.

Přímé, pilotované a podmořské řízení

Povrchové stohy téměř vždy používají pilotní hydraulické ovládání, protože udržuje vysokotlaká vedení krátká a přesouvá pouze malý pilotní objem na vzdálený panel. Přímé hydraulické ovládání je jednodušší a pomalejší a nyní se většinou vyskytuje u malých pracovních jednotek.

Proč podmořské systémy vypadají jinak

Podmořské komíny používají nepřímé hydraulické ovládání, kde pilotní tlak postupuje dolů přes umbilikální do podmořských ovládacích modulů a sekvenční ventily, které přijímají tekutinu z místních lahví s akumulátorem. Důvodem je vzdálenost: protlačení plného ovládacího objemu skrz několik set metrů hadice by bylo příliš pomalé a ztratilo by příliš velký tlak na tření. Podmořská odezva musí také zohledňovat hydrostatický spád, takže funkce, která se na souši zavírá během několika sekund, může vyžadovat delší povolenku na moři.

Zavírací poměr: Číslo, které rozhoduje o tom, zda beran utěsní

Uzavírací poměr je vztah mezi tlakem vrtu, který musí zábrana držet, a hydraulickým tlakem potřebným k jeho uzavření, a je to jediný nejužitečnější hydraulický údaj v celém komínu. V praxi je poměr zhruba tlak ve vrtu dělený hydraulickým provozním tlakem dostupným na válci, po zohlednění ztrát v potrubí a tření těsnění.

Jednoduchý příklad: s uzavíracím tlakem 10 000 psi a 1 500 psi u válce berana je pracovní poměr asi 6,7:1. Pokud tření a ztráty v potrubí spotřebují 200 psi z toho, efektivní poměr klesne a píst se může dostat do potrubí bez úplného utěsnění. To je důvod, proč operátoři udržují tlak v láhvi v blízkosti horního okraje výrobce, spíše než na minimu, a proč jsou poddimenzované regulační potrubí spíše skutečným rizikem dobré kontroly než nepříjemností.

Samostatnou poznámku si zaslouží prstence: protože prvek se musí stlačit přes všechno od vrtné trubky po kelly, je hydraulický požadavek problémem objemu stejně jako problémem tlaku. Chování těsnění samotného prvku je podrobněji popsáno v tomto pohledu prstencový těsnící výkon BOP .

Prstencový BOP JIANGSU WELLHEAD DRILLING EUIPMENT CO., LTD. byla založena v únoru 2005 a je národním high-tech výrobním podnikem, který integruje výzkum a vývoj, výrobu, prodej, ... Zobrazit produkt →

Velikost akumulátoru a využitelný objem kapaliny

Objem akumulátoru se nastavuje počtem funkcí, které chcete postupně zavírat, nikoli fyzickou velikostí lyžiny uzavírací jednotky. Častým selháním je spíše počítání lahví než použitelné tekutiny.

Praxe založená na API 16D je rozumnou kotvou: využitelná kapalina by měla být alespoň 1,5násobkem celkového objemu výtlaku všech funkcí, které mají být ovládány z akumulátoru, s dodatečným přihlédnutím k samotnému řídicímu systému. Použitelná tekutina je to, co zůstane po naplnění a po minimálním tlaku potřebném k udržení funkce zavřené, takže je vždy hluboko pod nominálním objemem láhve.

• Předběžné plnění je normálně kolem 1 000 psi dusíku v systému 3 000 psi, kontrolováno se zastavenými čerpadly a vypouštěním kapaliny z lahví.
• Vypočítejte přemístění na funkci z uzavíracího objemu výrobce a poté vynásobte počtem operací, které chcete mít k dispozici bez dobíjení.
• Přidejte prstenec, protože jediné uzavření prstence může spotřebovat více kapaliny než tři zdvihy pístu.
• Potvrďte kapacitu pumpy, která dokáže dobít lahve v reálném čase, včetně jedné pumpy mimo provoz.

Doba odezvy: Co vlastně podlaha plošiny cítí

Doba odezvy je spíše problémem instalatérství než problémem tlaku. Dlouhé úzké čáry a studená viskózní kapalina stojí více sekund než mírně poddimenzovaný zásobník lahví a je mnohem obtížnější je následně diagnostikovat.

Změřte odezvu na instalovaném komínu pomocí záznamníku tlaku, při realistické okolní teplotě, s jednou funkcí po druhé a poté s nejhorším případem. Testování hardwaru to dělá spíše opakovatelným než neoficiálním.

BOP Test Stump pro vysokotlakou kontrolu studny Vysokotlaký testovací nástavec pro utěsnění a zabránění profouknutí se vzdáleným monitorováním, který je důležitý při kontrole odezvy instalovaného zásobníku před přisouzením pomalého uzavírání stavu kapaliny. Zobrazit produkt →

Hydraulická kapalina, čistota a chladné počasí

Na výběru tekutin záleží mnohem méně než na stavu tekutin. Většina stížností s pomalým uzavíráním se vztahuje ke kontaminaci vody, provzdušňování nebo nesprávné viskozitě při okolní teplotě, nikoli k základnímu materiálu na štítku.

• Kapalina na vodní bázi s inhibitorem koroze a 3 až 5 procenty maziva je běžným výchozím nastavením tam, kde záleží na úniku do životního prostředí.
• Glykolové směsi lépe drží viskozitu v podmínkách pod nulou; minerální olej se používá tam, kde to specifikace umožňuje.
• Cílová čistota podle ISO 4406 kolem 18/16/13 nebo lepší, s 10 mikronovou absolutní filtrací na plnicí a přenosové cestě.
• Vzorek kapaliny odebírejte alespoň dvakrát ročně a po jakékoli kontaminaci a nikdy nedoplňujte jinou základní zásobu.

Když se BOP nepodaří zavřít: Čtení příznaku

Pokud se funkce jednou pomalu zavře a poté se chová normálně, podezřelý vzduch; pokud se během týdnů neustále zhoršuje, máte podezření na ztrátu kapaliny, vnitřní netěsnost nebo opotřebení těsnění. Vzorec symptomů obvykle identifikuje příčinu rychleji než manometr.

Pamatujte, že hydraulika a smyčka regulace tlaku fungují jako pár. The potrubí sytiče musí převzít tok, který prevence odvádí, a pomalu působící sytič změní kontrolovaný kop na tlakovou špičku, i když samotný BOP fungoval správně.

Přizpůsobení hardwaru BOP vašemu hydraulickému zdroji

Nejlevnějším místem pro odstranění hydraulického nesouladu je fáze specifikace, přičemž vrtání, provozní tlak a zdvihový objem válce jsou stále předmětem jednání. Dodatečná montáž uzavírací jednotky po dodání je vždy nákladná cesta.

1. Potvrďte provozní tlak a objem výtlaku pro každý píst a velikost prstence, které hodláte provozovat.
2. Rozhodněte se, zda potřebujete hydraulické zamykání, ruční zajišťovací šrouby nebo obojí, a potvrďte, jak každý z nich ovlivňuje objem zavírání.
3. Potvrďte kompatibilitu hardwarové dokumentace API 16A a kompatibility řídicího systému API 16D ve stejném balíčku.
4. Potvrďte, že velikosti portů, typy připojení a délky vedení odpovídají uzavírací jednotce a poté vypočítejte ztrátu třením při špičkovém průtoku.
5. Proveďte funkční test při minimální okolní teplotě před přijetím, nikoli po něm.

U stohovaných konfigurací je často praktickou volbou dvojité tělo pístu, protože umožňuje uzavření slepého a potrubí v jedné přírubové obálce a snižuje počet hydraulických okruhů, které je třeba vést a testovat.

Dvojitý bránič vyfouknutí berana pro kontrolu vrtání studní Těsnící zařízení ústí vrtu se dvěma berany, které nabízí slepý a trubkový uzávěr v jednom přírubovém tělese, s materiály API 6A/NACE pro operace vysokotlakého vrtání. Zobrazit produkt →

Často kladené otázky

Na co se mají akumulátorové lahve přednabíjet?

Přibližně 1 000 psi dusíku na systému 3 000 psi je obvyklým výchozím bodem, který se kontroluje se zastavenými čerpadly a kapalinou vypuštěnou z lahví. Systémy s vyšším tlakem používají vyšší předběžné plnění a vždy se řídí tabulka výrobce.

Jak velký hydraulický tlak je potřeba k uzavření pístu?

Typicky 1 500 až 3 000 psi na válci pro povrchové jednotky, plus přídavek na tření v potrubí. Přesná hodnota vyplývá z uzavíracího poměru při vašem maximálním předpokládaném uzavíracím tlaku a nikdy by neměla překročit jmenovitý provozní tlak výrobce.

Lze BOP uzavřít bez hydraulického pohonu?

Ano, pomocí ručních zajišťovacích šroubů nebo ruční pumpy u menších jednotek, ale je to pomalé a mělo by se s tím zacházet spíše jako s nouzovou zálohou než s konstrukčním předpokladem. Kapacita akumulátoru existuje přesně tak, aby akumulovaná energie pokryla první kritický uzávěr.

Proč se prstenec v chladném počasí pomalu zavírá?

Viskozita. Studená kapalina odolává průtoku úzkými potrubími a armaturami, takže válec se plní pomaleji. Tekutina se směsí glykolu a správně dimenzované linky to obvykle vyřeší; zvýšení tlaku čerpadla ne.

Jak často by se měla testovat hydraulická kapalina?

Nejméně dvakrát ročně a ihned po jakékoli kontaminaci, výměně kapaliny nebo větší opravě. Počet částic a obsah vody jsou dva výsledky, které stojí za to sledovat v průběhu času.