Một BOP hình khuyên có thể chịu được các hoạt động khoan nhiệt độ cao không?

Trong môi trường đòi hỏi khắt khe của khoan dầu khí, độ tin cậy của thiết bị là tối quan trọng. Bộ ngăn chặn blowout hình khuyên (BOP) là một thành phần quan trọng của hệ thống điều khiển tốt, được thiết kế để tạo thành một con dấu xung quanh các kích thước đường ống khác nhau hoặc thậm chí trên một lỗ mở. Một câu hỏi quan trọng mà các kỹ sư khoan phải đối mặt là liệu BOP hình khuyên tiêu chuẩn có thể thực hiện một cách đáng tin cậy trong các hoạt động khoan nhiệt độ cao hay không, chẳng hạn như các hoạt động trong các giếng nước sâu hoặc áp suất cao/nhiệt độ cao (HPHT).

Chức năng chính của một BOP hình khuyên là cung cấp một con dấu kín áp lực thông qua việc thực hiện một đơn vị đóng gói elastomeric gia cố. Thiết kế này là trung tâm để hiểu hiệu suất của nó dưới căng thẳng nhiệt. Câu trả lời cho câu hỏi đặt ra không phải là đơn giản có hoặc không; Nó phụ thuộc rất nhiều vào thiết kế cụ thể, các vật liệu được chọn để xây dựng và các thông số hoạt động của giếng.

1. Vai trò quan trọng của các hợp chất đàn hồi

Thành phần nhạy cảm với nhiệt độ nhất trong một BOP hình khuyên là đơn vị đóng gói, thường được sản xuất từ ​​những chiếc cao su tổng hợp như cao su nitrile hydro hóa (HNBR). Các hợp chất đàn hồi tiêu chuẩn đã xác định phạm vi nhiệt độ hoạt động. Trong khi nhiều hợp chất tiêu chuẩn thực hiện đầy đủ tới 250 ° F (121 ° C), các hoạt động HPHT có thể làm lộ BOP với nhiệt độ vượt quá 350 ° F (177 ° C) và thậm chí 500 ° F (260 ° C) trong các trường hợp cực đoan.

Đối với dịch vụ nhiệt độ cao, chất đàn hồi phải được điều chế đặc biệt để chống lại:

• Lão hóa nhiệt: Suy thoái, làm cứng và mất độ đàn hồi so với tiếp xúc với nhiệt kéo dài.

• Bộ nén: Biến dạng vĩnh viễn của chất đàn hồi sau khi được nén ở nhiệt độ cao, điều này sẽ ngăn nó trở lại hình dạng ban đầu của nó và duy trì một con dấu.

• Khả năng tương thích hóa học: Đảm bảo chất đàn hồi vẫn ổn định khi tiếp xúc với chất lỏng khoan nhiệt độ cao và các chất gây ô nhiễm giếng khoan tiềm năng.

Do đó, một BOP hình khuyên được chỉ định cho hoạt động ở nhiệt độ cao phải được trang bị một đơn vị đóng gói được làm từ cấp độ đàn hồi được chứng nhận cho nhiệt độ giếng khoan tối đa dự đoán.

2. Cân nhắc thành phần kim loại

Mặc dù chất đàn hồi là mối quan tâm chính, các thành phần kim loại của BOP hình khuyên bao gồm cơ thể, piston và trung tâm, cũng được thiết kế để duy trì tính toàn vẹn cấu trúc và chức năng ở nhiệt độ cao. Nhiệt độ cao có thể ảnh hưởng đến sức mạnh năng suất của kim loại. Các nhà sản xuất sử dụng các vật liệu có tính chất cường độ phù hợp ở nhiệt độ định mức để đảm bảo bộ ngăn chặn vẫn có thể chứa áp suất định mức tối đa.

3. Tiêu chuẩn kiểm tra và chứng nhận

Hiệu suất của bất kỳ BOP nào cho dịch vụ HPHT không được giả định; Nó được xác nhận nghiêm ngặt. Các tiêu chuẩn công nghiệp, chủ yếu từ Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API), chỉ ra các yêu cầu. API Standard 16A chỉ định rằng thiết bị được chỉ định là "HPHT" phải được kiểm tra trong các điều kiện mô phỏng để tái tạo áp suất và nhiệt độ cực đoan mà nó được xếp hạng.

Một BOP hình khuyên được bán trên thị trường cho các hoạt động ở nhiệt độ cao sẽ đã trải qua thử nghiệm đủ điều kiện trong đó nó được làm nóng đến nhiệt độ định mức tối đa của nó và sau đó được kiểm tra áp suất để xác nhận khả năng niêm phong và có khả năng áp lực của nó. Các kỹ sư xem xét các thông số kỹ thuật của thiết bị phải xác minh rằng người ngăn chặn giữ chứng nhận chữ lồng API và HPHT thích hợp cho ứng dụng cụ thể của họ.

4. Các yếu tố hoạt động và chiến lược giảm thiểu

Ngay cả với một BOP hình khuyên được chỉ định đúng, thực tiễn hoạt động rất quan trọng để thành công trong môi trường nhiệt độ cao.

• Dự báo nhiệt độ chính xác: Áp lực lỗ rỗng và mô hình gradient gãy phải bao gồm độ dốc địa nhiệt chính xác để dự đoán chính xác nhiệt độ dưới đáy và đầu nhọn.

• Hiệu ứng làm mát: Trong các ứng dụng nước sâu, nước biển lạnh ở đáy biển có thể làm mát đáng kể các chất lỏng giếng khoan trước khi chúng đến được ngăn xếp BOP trên đáy biển. Điều này thường có nghĩa là BOP trải qua nhiệt độ thấp hơn nhiều so với đáy giếng. Hiệu ứng làm mát này phải được tính toán để tránh quá mức xếp hạng nhiệt độ không cần thiết.

• Giám sát và bảo trì: Giám sát liên tục của nhiệt độ đầu giếng là rất cần thiết. Hơn nữa, tuổi thọ nhiệt độ cao của một chất đàn hồi là hữu hạn. Đơn vị đóng gói trên một BOP hình khuyên tiếp xúc với nhiệt độ cao duy trì sẽ có tuổi thọ dịch vụ giảm và phải được kiểm tra và thay thế thường xuyên hơn một trong các hoạt động thông thường.

MỘT BOP hình khuyên Thực sự có thể chịu được các hoạt động khoan nhiệt độ cao, nhưng chỉ khi nó được thiết kế và chỉ định một cách có chủ ý cho mục đích đó. Nền tảng của hiệu suất của nó nằm ở việc lựa chọn hợp chất đàn hồi nhiệt độ cao cho đơn vị đóng gói và xác nhận toàn bộ lắp ráp thông qua các giao thức thử nghiệm HPHT API nghiêm ngặt. Trách nhiệm thuộc nhóm Kỹ thuật khoan để xác định chính xác phong bì hoạt động và chọn một BOP hình khuyên với xếp hạng nhiệt độ vượt quá tình huống tồi tệ nhất dự đoán, đảm bảo tính toàn vẹn kiểm soát tốt được duy trì trong mọi điều kiện.