BOP 噴出防止: 噴出防止装置が掘削中に井戸を密閉する仕組み

キックは数分で爆発になります。地層圧力が泥柱の静水圧をわずかに超えたため、地層流体が坑井に入り、その瞬間から乗組員は時間との戦いになります。その隙間に立っている機器は噴出防止装置であり、「BOP 噴出」というフレーズはまさに 1 つの疑問を表しています。井戸が成功する前に煙突は閉じて密閉されるのでしょうか?

短い答え: 噴出防止装置は、命令に応じて坑井を閉じて密閉することによって噴出を停止します。パイプラムでドリルパイプの周り、ブラインドラムで開いた穴を横切って、環状要素でほぼあらゆる形状の周囲で、またはせん断ラムでパイプを完全にせん断します。チョークラインとキルラインは制御された流路を地表に保ち、乗組員がキルウェイトの泥を循環できるようにします。 BOP には井戸が含まれています。泥の重みで死んでしまいます。

重大な失敗がコンセプトに起因することはほとんどありません。これらは、穴内のパイプの誤った閉鎖要素、坑井温度や H2S 含有量の評価が行われていないエラストマー、実際の閉鎖状態を決して再現していない圧力テストに起因します。以下のセクションでは、タイプの選択、スタックの配置、API 16A 仕様、および発注書の署名後に現れる調達の罠について説明します。

噴出防止装置とは何か、そして何ができないのか

噴出防止装置は、坑口にフランジが付いた高圧バルブアセンブリであり、油圧または機械的な命令で坑井を閉じて密閉するように設計されています。 API 16A は、BOP 機器の掘削および井戸整備のための管理仕様です。

機械的には、すべての BOP が次の 4 つのジョブを実行します。

• ボアをシールします ドリルパイプ、ケーシング、ケリー、ワイヤーライン、または何もないなど、穴の中にあるものの周囲またはそれを横切って。
• 循環経路を開いた状態に保ちます 出口スプールとチョークラインとキルラインを介して、ウェルを密閉したまま循環させることができます。
• パイプをカットします シール要素が噛み合えない場合は、せん断ラムを使用します。
• 圧力を保持します 乗組員が泥の重みを加えてストリングに送り込み、井戸を破壊するのに十分な長さです。

キックの原因を取り除くことはできません。 BOP が完全に閉じても坑井内は圧力がかかったままとなり、貯留層は泥の重量とその後の循環スケジュールによって制御されます。スタックを封じ込めツールではなく殺害ツールとして扱うことは、管理において最も根深い誤解の 1 つです。

スタックの位置もデザインを決定します。回転テーブルの上には表面スタックが設置されており、リグ床上でラムの交換や検査が可能です。海中スタックはフレーム内の海底に設置され、マリンライザーディスコネクトと冗長制御ポッドを追加し、あらゆるエラストマー交換を船舶ベースの操作にします。クロージャーのロジックは同じです。メンテナンスの経済性はそうではありません。

環状またはラム: 閉鎖要素の選択

たまたま棚の上にあるものではなく、穴内のパイプとパイプが保持する必要がある圧力に基づいてクロージャ要素を選択します。

環状の防止装置は、パイプ、ケーシング、ケリー、または開いた穴など、あらゆるものの周囲を閉じます。これは、油圧ピストンがエラストマー要素を内側に押し込み、要素が接触するものに適合するためです。その柔軟性により作動圧力が低下し、温度範囲が狭くなります。ラム防止装置は、柔軟性と引き換えに、より高い作動圧力と固定されたシール形状を実現しています。そのため、ほとんどのスタックには両方が搭載されています。

API 16A 坑井制御用環状噴出防止装置 環状 BOP for API 16A well-control stacks; its flexible element closes around pipe, casing, kelly or open hole. 製品を見る→

作業面スタックは通常、坑口から上に向かって、チョークおよびキル出口を備えた掘削スプール、1 つまたは 2 つのラムキャビティ (パイプとブラインドまたはシャー)、そしてその上部のアニュラーとなります。環状は最も耐久性の高い要素であり、パイプが動いている場合やストリングが中心にない場合に使用できるようにするため、最後に配置します。

API 16A 井戸制御用ダブルラム噴出防止装置 坑口シール用のダブル ラム BOP。異常圧力時に 2 つのラムがパイプまたはケーシングの周囲を閉じてバリアを形成します。 製品を見る→

2 つのサイズ設定ミスが再発します。 1 つ目は、井戸を閉じる必要があるときにケーシング、ケリー、またはワイヤラインツールが穴の中にある可能性があることを忘れて、ドリルパイプのみのラムボアを選択することです。 2 つ目は、5,000 psi のアニュラーの下に 10,000 psi のキャビティを積み重ね、アセンブリ全体が低い数値に定格されていると仮定します。坑井ヘッド、スプール、マニホールドにはそれぞれ独自の定格があり、最も弱いコンポーネントが圧力エンベロープ全体の制限を設定します。

制御システム: 意思決定をクローズドラムに変える

すべての閉鎖要素は蓄えられた油圧エネルギーに依存しているため、制御システムはアイロンと同じくらい重要です。

アキュムレーターボトル、コントロールポッド、パイロットライン、オペレーターパネルは、決定を数秒でクローズドラムに変換します。最新のシングル ラム BOP 制御は、ラム位置フィードバック、マニホールド圧力の読み出し、およびシーケンスされた閉鎖ロジックを備えた直感的なオペレーター インターフェイスに移行しており、キックの認識と坑井の閉鎖までの距離が短縮されています。実際の詳細については、このノートで説明されています。 シングルラム BOP リモート操作 。どのようなインターフェイスであっても、スタックの制御システム要件に照らして終了時間とアキュムレータ容量を検証し、フェールセーフが保持ではなく閉鎖を意味することを確認します。

作動油の状態は非常に重要な変数です。汚染された流体によりピストンの移動が遅くなり、低速移動はキック中ではなく機能テスト中の制御障害とみなされますが、それを見つける唯一の適切な時期です。

テスト: 噴出防止が最初に失敗する場合が多い

ほとんどの BOP 障害は、キック中ではなくテスト中に検出されます。これがまさに、テスト プログラムがデータシートよりも重要である理由です。

2 つのテストは 2 つの異なる質問に答えます。機能テストにより、ラムが移動し、制御システムが応答することが証明されます。圧力テストにより、シールが使用圧力に保たれることが証明されます。 API 標準 53 およびオペレーターのポリシーに従って、スタックの圧力テストを、スタックの設置時、ラムまたはシールの交換後、せん断テスト後に、通常 21 日を超えないサイクルで行い、機能テストはトリップごとに、または少なくとも毎週実行するのが一般的です。

リグフロアでの圧力テストを実用化するツールはテストスタンプです。ドリルパイプに通して、試験対象のキャビティの下のボア内をシールし、下から圧力を加えることができるため、紐を引っ張ることなく、各ラムキャビティ、環状、出口の接続を個別に検証できます。

API 16A 圧力試験用 BOP テストスタンプ ラムキャビティの下のボア内をシールするテストスタンプにより、BOP キャビティ、環状接続、出口接続の独立した圧力テストが可能になります。 製品を見る→

何を、どのような圧力で、どのくらいの時間、どのような液体でテストしたかを記録します。定格に関係なく、すべてのキャビティに同じ圧力が保持されることを示すテスト チャートは監査中に崩れる傾向があり、シールが実際にどこにあるかについては次の作業員に何も伝えません。

仕様チェックリスト: API 16A BOP で確認する内容

同じボアと圧力定格を持つ 2 つの防止装置は、非常に異なる機器である可能性があるため、見積もりを比較する前にこれらのパラメータを確認してください。

調達リスク バイヤーは苦労して学ぶ

BOP 注文における不快な驚きのほとんどは、冶金的なものではなく、商業的かつ次元的なものです。仕様に書き込む価値のあるものは次のとおりです。

1. 評価の積み重ね。 低圧スプール上の高圧環状、またはその逆の場合、最小番号でのみ使用できるアセンブリが生成されます。
2. エラストマーの代替品。 ニトリル、水素化ニトリル、フルオロエラストマー、およびポリテトラフルオロエチレンベースのシールは、低温および酸性ガス中では異なる動作をします。テストに合格した最も安価な化合物であっても、使用できない可能性があります。
3. ドキュメントのギャップ。 材料証明書、ヒート番号、圧力試験チャート、およびトレーサビリティは、再認定できるスタックと再認定できないスタックの違いです。
4. 予備のラムとシール。 試運転後に正確なラムボアとシールキットを入手できるかどうかは、購入の問題ではなく、メンテナンスの問題です。
5. リードタイム。 鍛造ボディ、機械加工、モノグラム立会いが納品の大半を占めます。急ぎの注文は通常、より速いプロセスではなく、既存の組織を意味します。

したがって、調達は文書化の規律と加工能力にかかっています。 江蘇井の坑口掘削設備 同社は、中国江蘇省の塩城工場で API 16A アニュラー、シングルラムおよびダブルラム BOP、16C チョークアンドキルマニホールド、テストスタンプおよび高圧継手を製造しています。CNC 加工、自動溶接、自動塗装を備えた 70,000 平方メートルの施設で、ABS、BV、および CCS 分類とともに API Q1、API 6A、API 16A、および API 16C モノグラム ライセンスを取得しています。承認および ISO 9001、14001、および 45001 認証を取得しています。同社はCNPC、SINOPEC、CNOOCのサプライヤーとしてリストされており、これは同社の書類手続きが国営石油会社の資料とテスト要件に基づいてすでに構築されていることを意味する。認定スタックを待っているリグでは、そのトレイルはパンフレットよりも重要です。

よくある質問

BOP は自力で爆発を止めることができるでしょうか?

いいえ、坑井を密閉して圧力を保持しますが、泥の重量が地層の圧力を超え、循環によって流入が除去された場合にのみ坑井が破壊されます。 BOP はそれを実現するために時間を稼ぎます。

アニュラーとラムのどちらを先に閉めるべきでしょうか?

普遍的な答えはありません。多くのオペレーターは、パイプの移動時に最初のシャットインまたはストリッピングにアニュラーを使用し、最大使用圧力でのハードシールとしてラムに依存しています。このシーケンスは坑井制御手順に属しており、坑井のスパッドの前に修正する必要があります。

BOP はどれくらいの頻度で圧力テストを受ける必要がありますか?

一般的には、設置後、ラムまたはシールの交換後、せん断テスト後、通常 21 日を超えないサイクルで、旅行ごとまたは少なくとも毎週機能テストを実施します。地域の規制と通信事業者のポリシーは、一般的な番号よりも優先されます。

どれくらいの作動圧力を指定すればよいですか?

予想される最大表面シャットイン圧力から開始し、マージンを追加して、坑口、スプール、BOP、およびマニホールドのすべてが一致する定格を備えていることを確認します。混合評価は、アセンブリ全体を最も弱い部分に静かに減らします。

使用中の BOP シールの故障のほとんどの原因は何ですか?

エラストマーの選択と機械的損傷。クラス外の温度や H2S 濃度が見られるシールはすぐに劣化し、間違ったパイプ外径でラムが閉じられると、最初の作動でシール要素が裂ける可能性があります。

噴出防止は、リグを動かす前に検証できる 3 つの事柄に集約されます。パイプと圧力に適した閉鎖要素、パネルから確実に閉鎖する制御システム、実際の閉鎖状態を再現するテスト プログラムです。モノグラム、リードタイム、予備のラムセットなど、その他すべてがこれら 3 つをサポートします。スタック構成と仕様チェックリストを正しく取得すれば、BOP はその役割をただ 1 つ果たします。それは、泥の重量が勝つのに十分な長さの井戸を保持することです。