BOP アキュムレータの説明: 動作原理、サイジング、およびフィールド チェック

BOP アキュムレータは、リグに電力がなく、圧縮空気がなく、ポンプが作動していないときに噴出防止装置を閉じる、エネルギーが蓄えられた油圧ユニットです。これは井戸のコンポーネントではありません。これは、緊急時に BOP スタックの残りの部分を動作させるための電源であり、その容量は、スキッドに収まるボトルの数ではなく、使用可能な作動油で測定されます。

この定義は、ボトルの数よりも窒素の事前充填が重要である理由、静圧チェックに合格したユニットが依然としてゆっくりと閉まる理由、そしてキックの 2 番目と 3 番目の機能で閉まる力が依然として存在するようにするには何を指定し、充填し、検査する必要があるのか​​、以下のすべてを推進します。

BOP アキュムレータが行うべきこと

地表 BOP アキュムレータは、外部エネルギー源なしで、必要なすべての緊急機能を順番に作動させ、窒素プレチャージ以上の圧力を維持するのに十分な貯蔵流体を供給する必要があります。

したがって、作業単位には少なくとも次のものが含まれます。

• マニホールド ラック上の窒素充填ボトル。それぞれに独自の隔離バルブが付いています。
• ボトルの吐出量と作業マージンをカバーするサイズの油圧リザーバー。
• 自動圧力スイッチを備えた空気駆動、電動またはデュアルポンプ。
• ボトルの圧力をラムと環状防止装置の供給まで段階的に下げるレギュレーター。
• リリーフバルブ、チェックバルブ、および専用の窒素充填接続。
• ファンクションバルブを備えたコントロールパネルと、ほとんどのリグのドリルフロアにあるリモートパネル。
• ゲージまたはトランスデューサー、低圧アラーム、および液面レベル表示。

設計と運用の実践は、制御システム自体に関する API 仕様 16D と坑井現場の坑井制御機器システムに関する API 標準 53 の 2 つの文書に基づいています。どちらも、定義された圧力マージンで使用可能な流体量を表す同じ数字を丸で囲み、ユニットがスケジュールに従って充電、検査、テストされていることを前提としています。

蓄えたエネルギーが閉じる力になる仕組み

エネルギーはポンプで送られる液体ではなく圧縮窒素として蓄えられるため、リグの電源が失われた後もユニットは動作し続けます。

各ボトルは 2 つのチャンバーに分かれています。窒素は片側で事前にチャージされます。作動油はリザーバーからもう一方のリザーバーにポンプで送られます。窒素は圧縮しますが、流体は圧縮しないため、ポンプはガスがシェルを満たすときにガスを充填します。機能バルブが開くと、窒素が膨張し、ポンプ、空気供給、電力を必要とせずに、圧力で液体を防止装置のオペレーターに押し出します。

プリチャージはシステムのフロアです。ボトル圧力が窒素プレチャージ値まで低下すると、液体の流れが停止するため、すべての有用なアクションは作動圧力とプレチャージの間に発生します。

ボトルの種類によって分離方法が決まります

プレチャージはガス法に従い、冬季も同様です

3,000 psi システムでは、窒素の事前充填は通常 1,000 psi で、流体側が分離され、排出されていることを確認します。この数値は温度に依存します。窒素圧力は絶対温度に比例するため、70 °F で 1,000 psig まで充填されたボトルは、0 °F ではおよそ 865 psig になります。夏にはフル充電されたように見えたユニットでも、1 月の改修時には使用可能な液体が不足する可能性があり、乾燥窒素の代わりに圧縮空気を充填したユニットには実際の火災の危険が伴います。

ボトルの数ではなく、使用可能な容量によるサイズ

仕様に含まれる数値は、定義された圧力マージンで使用可能な液体の量であり、ボトルの総体積やボトル数ではありません。

1,000 psi の予圧を伴う 3,000 psi システムの場合、等温近似は単純です。使用可能な容積は、ボトルの総容積に 1 を掛けてから 1 を引いた予圧 (絶対) を使用圧力 (絶対) で割ったものに等しくなります。実際には、最後に必要な機能が終了した後、システムはプリチャージより少なくとも 200 psi 高い状態を維持する必要があるため、証明する必要がある数値はこれより小さくなります。これはドローダウンテストで得られる数値です。

2 つの結果が続きます。追加のボトル圧力を得るためにプリチャージを上げると、常に使用可能な液体が減少します。また、2 番目のアニュラー、HCR バルブ、油圧チョークなどの機能を追加すると、要件が変わります。そのため、スタックを変更すると、ボトルをもう 1 つ増やすのではなく、アキュムレーターのサイズ変更が必要になることがよくあります。

プリチャージ、調整された圧力、および終了時間

ユニットにかかる圧力は 1 つおきに下流側にあり、閉鎖時間はボトルの数ではなく流路によって決まるため、最初に窒素のプレチャージを設定します。

閉店時間は流れの問題です。バルブのサイズ、ホースの口径、オペレーターの容積、およびパネルから防止装置までの走行距離は、追加のボトル ​​1 つよりも重要です。流路が制限されている場合、ユニットは全圧力を保持してもゆっくりと閉じることができます。そのため、ゲージではなく機能テストが本当の証明となります。

日常点検、故障モードおよびドローダウンテスト

10 分間のウォークアラウンドにより、アキュムレータに関するほぼすべての問題を、ウェル制御イベントになる前に発見できます。

• ボトルの圧力とプリチャージは、夏の測定値ではなく、周囲温度に対して測定されます。
• リザーバーレベル、液体の色、およびエマルションまたはグリットの兆候。
• ポンプの始動圧力と再充填時間。再充電が遅い場合は、ポンプが磨耗しているか逆止弁が漏れている可能性があります。
• マニホールド継手、ボトルバルブ、オペレーター供給ラインでの漏れ。
• エア駆動ユニットのエア供給圧力とドライヤ条件。
• 機能バルブが完全にニュートラルに戻り、ゲージに圧力クリープが発生しません。
• リモートパネルと低圧警報は坑井プログラムに合わせてテスト済み。

現場での故障のほとんどは、ブラダーの破裂または折れ、バルブまたは充填ポートでのゆっくりとした窒素漏れ、ボトル間で流体を移動させるボトル逆止弁の漏れ、フィルタをブロックしてあらゆる機能を低下させる汚染された作動油の 4 つの原因に遡ります。どれも圧力計で確実に確認できるものではありません。定期的なドローダウン テストが存在するのはこのためです。

1. 周囲温度、プリチャージ値、油井プログラムに必要な機能シーケンスを記録します。
2. ポンプと外部エネルギー供給を隔離します。開始圧力とリザーバーレベルに注意してください。
3. 必要な各機能を順番に操作します。通常はすべてのラムが閉じ、1 つの環状が閉じ、HCR バルブが開きます。
4. 各ステップの後に圧力を記録します。システムは、最終機能の後、プリチャージより少なくとも 200 psi 高い状態を維持する必要があります。
5. 排出された液体と予想される使用可能量を比較し、ユニットを再充電して結果をファイルします。

スタックの機能テストではなく圧力テストを行う場合にも、同じ規律が適用されます。シール、キャビティ、オペレーターは圧力下で動作することが証明され、制御システムは全体を通してマージンを保持する必要があります。

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アキュムレータとスタックが出会う場所

必要な使用可能なボリュームはプリベンタ自体が決定するため、コントロール ユニットとスタック ハードウェアを一緒に指定します。

貯蔵された流体の最大の消費者は、さまざまなサイズのパイプの周囲をシールするために大きな体積を必要とする環状防止装置と、坑井の圧力に対して閉じてラッチする必要があるラム防止装置です。 1 つの環状を備えた 2 つのラムのスタックが一般的な最小値です。シャーラムまたは 2 番目のアニュラーを追加すると、使用可能な容積の計算が変わり、ボトルバンクとポンプのサイズが変わります。

仕様段階で圧力定格、フランジサイズ、オペレータ容積を制御システムに適合させることで、閉まりが遅い、過圧による要素の損傷、図面上のすべての機能を操作できないパネルなど、現場でよくある問題が回避されます。

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よくある質問

BOP アキュムレータに必要な使用可能な液体の量はどれくらいですか?

必要なすべての緊急機能を順番に動作させながら、窒素の事前充填を少なくとも 200 psi 以上に保つのに十分な量であり、これはまさにドローダウン テストで証明されるものです。ボトルの総量は答えではありません。

どのような窒素プレチャージを使用すればよいですか?

3,000 psi システムでは、70 °F で 1,000 psi が一般的な開始点であり、ユニットが実際に受ける温度に合わせて調整されます。流体側を隔離して排出して確認し、乾燥窒素のみを使用してください。

アキュムレータはどれくらいの頻度でテストする必要がありますか?

故障後だけでなく、API Std 53、オペレーターの油井プログラム、地域規制によって設定された間隔での機能テストとドローダウンテストを含む毎日の圧力と流体のチェック。

1 つのアキュムレータ ユニットで 2 つのリグに対応できますか?

一般的にはノーです。使用可能な容量、ホース経路、パネル レイアウトは 1 つのスタックと 1 つのリグ レイアウトを中心に設計されているため、2 番目のスタックは通常、より大きなボトル バンクまたは別個のユニットを意味します。

アキュムレータの購入は、テストによって証明された使用可能な容量の数値、冬の間も耐えられるプレチャージ規律、および図面上の定格圧力と一致する防止装置の 3 つの検証可能な事項に集約されます。 3 つすべてを要求し、確認した購入者 API 16A および API 16C マークの背後にある製造範囲 、現場で驚かれることはほとんどありません。

ユニットが動作する前にすべてのキャビティが圧力テストされるため、検証手順は新しいスタックでも再認定されたスタックでも同じです。だからこそ BOPテストスタンプ コントロール ユニットと同じ会話に属します。