BOP-Blowout-Prävention: Wie ein Blowout-Preventer ein Bohrloch während des Bohrens abdichtet

Ein Tritt wird innerhalb von Minuten zu einem Blowout. Formationsflüssigkeit dringt in das Bohrloch ein, weil der Formationsdruck knapp über den hydrostatischen Druck der Schlammsäule gestiegen ist, und von diesem Moment an arbeitet die Mannschaft gegen den Uhrzeigersinn. Die in dieser Lücke stehende Ausrüstung ist der Blowout-Preventer, und der Begriff „BOP-Blowout“ beschreibt eigentlich eine einzige Frage: Wird der Schornstein geschlossen und versiegelt, bevor das Bohrloch gewinnt?

Kurze Antwort: Ein Blowout-Preventer stoppt einen Blowout, indem er das Bohrloch auf Befehl schließt und abdichtet – mit Rohrrammen um das Bohrrohr herum, mit Blindrammen über ein offenes Loch hinweg, mit einem ringförmigen Element um fast jede Form herum oder indem er das Rohr mit Scherrammen vollständig abschneidet. Drossel- und Abtötungsleitungen halten einen kontrollierten Strömungsweg zur Oberfläche offen, sodass die Besatzung tödlichen Schlamm zirkulieren lassen kann. Das BOP enthält den Brunnen; Das Schlammgewicht tötet es.

Die entscheidenden Fehler resultieren selten aus dem Konzept. Sie stammen aus dem falschen Verschlusselement für das Rohr im Bohrloch, aus Elastomeren, die nie für die Bohrlochtemperatur oder den H2S-Gehalt bewertet wurden, und aus Drucktests, die nie echte Verschlussbedingungen reproduzierten. In den folgenden Abschnitten werden die Typauswahl, die Stapelanordnung, die API 16A-Spezifikation und die Beschaffungsfallen behandelt, die nach der Unterzeichnung der Bestellung auftauchen.

Was ein Blowout-Preventer ist und was er nicht kann

Ein Blowout-Preventer ist eine Hochdruckventilbaugruppe, die an den Bohrlochkopf angeflanscht ist und dazu dient, das Bohrloch auf hydraulischen oder mechanischen Befehl hin zu schließen und abzudichten; API 16A ist die maßgebliche Spezifikation für Bohr- und Bohrlochwartungsgeräte.

Mechanisch führt jedes BOP vier Aufgaben aus:

• Verschließt die Bohrung um oder über alles, was sich im Loch befindet – Bohrgestänge, Futterrohr, Kelly, Drahtseil oder gar nichts.
• Hält einen Zirkulationsweg offen durch Auslassspulen und Choke- und Kill-Leitungen, so dass das Bohrloch zirkulieren kann, während es verschlossen ist.
• Schneidet das Rohr wenn kein Dichtungselement daran angreifen kann, mit Scherstempeln.
• Hält Druck lange genug, damit die Mannschaft Schlamm aufwirbeln, ihn durch den Strang hinunterpumpen und den Brunnen zerstören konnte.

Was es nicht kann, ist die Ursache des Tritts zu beseitigen. Bei einem perfekt schließenden BOP steht das Bohrloch immer noch unter Druck, und das Reservoir wird durch das Schlammgewicht und den darauffolgenden Zirkulationsplan gesteuert. Die Behandlung des Stapels als Tötungswerkzeug und nicht als Eindämmungswerkzeug bleibt eines der hartnäckigsten Missverständnisse bei der Bohrlochkontrolle.

Auch die Lage des Stapels prägt das Design. Über dem Drehtisch befindet sich ein Oberflächenstapel, an dem Stößel gewechselt und auf dem Bohrturmboden überprüft werden können. Ein Unterwasserstapel sitzt in einem Rahmen auf dem Meeresboden, fügt eine Trennung des Meeressteigrohrs und redundante Steuergondeln hinzu und macht jeden Elastomerwechsel zu einem schiffsbasierten Vorgang. Die Abschlusslogik ist dieselbe; die Wartungsökonomie ist es nicht.

Ring- oder Rammform: Auswahl des Verschlusselements

Wählen Sie das Verschlusselement nach dem Rohr im Loch und dem Druck, den es aushalten muss, und nicht nach dem, was sich gerade auf dem Regal befindet.

Ringverhinderer schließen sich um alles – Rohr, Gehäuse, Kelly oder offenes Loch – weil ein hydraulischer Kolben ein Elastomerelement nach innen drückt und das Element sich an alles anpasst, was ihm begegnet. Diese Flexibilität kostet Arbeitsdruck und verengt das Temperaturfenster. Rammverhinderer tauschen die Flexibilität gegen einen höheren Arbeitsdruck und eine feste Dichtungsgeometrie ein, weshalb die meisten Schornsteine ​​über beides verfügen.

API 16A Ringförmiger Blowout-Preventer zur Bohrlochkontrolle Ringförmig BOP for API 16A well-control stacks; its flexible element closes around pipe, casing, kelly or open hole. Produkt anzeigen →

Ein Arbeitsoberflächenstapel besteht normalerweise vom Bohrlochkopf aufwärts aus: Bohrspule mit Choke- und Kill-Auslässen, einem oder zwei Rammhohlräumen (Rohr plus Blind- oder Scherenhohlraum) und dann dem Ring oben. Der Ring kommt an letzter Stelle, weil es das toleranteste Element ist und dasjenige, das verfügbar sein soll, wenn sich das Rohr bewegt oder die Saite nicht zentriert ist.

API 16A Double Ram Blowout Preventer zur Bohrlochkontrolle Doppelstempel-BOP zum Abdichten von Bohrlochköpfen, wobei sich zwei Stempel um das Rohr oder Gehäuse schließen, um bei abnormalem Druck eine Barriere zu bilden. Produkt anzeigen →

Zwei Größenfehler treten immer wieder auf. Die erste besteht darin, eine Rammbohrung nur für das Bohrgestänge auszuwählen und dabei zu vergessen, dass sich möglicherweise eine Verrohrung, ein Kelly- oder ein Drahtseilwerkzeug im Loch befindet, wenn das Bohrloch geschlossen werden muss. Die zweite Möglichkeit besteht darin, 10.000 psi-Hohlräume unter einem 5.000 psi-Ring zu stapeln und davon auszugehen, dass die Baugruppe durchgehend auf die niedrigere Zahl ausgelegt ist – der Bohrlochkopf, die Spule und der Verteiler haben jeweils ihre eigene Bewertung, und die schwächste Komponente legt die Grenze für die gesamte Druckhülle fest.

Kontrollsysteme: Eine Entscheidung in einen geschlossenen Ram verwandeln

Jedes Verschlusselement ist auf gespeicherte hydraulische Energie angewiesen, daher ist das Steuerungssystem genauso wichtig wie das Bügeleisen.

Akkumulatoren, Steuerpulte, Pilotleitungen und das Bedienfeld wandeln eine Entscheidung in Sekundenschnelle in einen geschlossenen Stößel um. Die moderne Single-Ram-BOP-Steuerung hat sich zu intuitiven Bedienerschnittstellen mit Rückmeldung der Rammposition, Anzeige des Verteilerdrucks und sequenzierter Schließlogik entwickelt, die den Abstand zwischen dem Erkennen eines Tritts und dem Schließen des Bohrlochs verkürzt. Die praktischen Details werden in diesem Hinweis behandelt Single-RAM-BOP-Fernbedienung . Überprüfen Sie unabhängig von der Schnittstelle die Schließzeit und die Speicherkapazität anhand der Anforderungen des Steuerungssystems für Ihren Stack und stellen Sie sicher, dass Failsafe „Schließen“ und nicht „Halten“ bedeutet.

Der Zustand der Hydraulikflüssigkeit ist die wichtigste Variable. Verunreinigte Flüssigkeit verlangsamt die Bewegung des Kolbens, und eine langsame Bewegung wird während eines Funktionstests als Steuerungsfehler interpretiert und nicht während eines Kicks, was der einzig gute Zeitpunkt ist, dies zu finden.

Tests: Wo die Blowout-Prävention normalerweise zuerst versagt

Die meisten BOP-Fehler werden beim Testen gefunden, nicht während eines Kicks, und genau aus diesem Grund hat das Testprogramm Vorrang vor dem Datenblatt.

Zwei Tests beantworten zwei unterschiedliche Fragen. Durch Funktionstests wird sichergestellt, dass sich der Stößel bewegt und die Steuerung reagiert. Drucktests beweisen, dass die Dichtung dem Arbeitsdruck standhält. Gemäß API-Standard 53 und Betreiberrichtlinien ist es üblich, den Stapel bei der Installation, nach jedem Stößel- oder Dichtungswechsel, nach einem Schertest und in einem Zyklus, der normalerweise 21 Tage nicht überschreitet, einem Drucktest zu unterziehen, wobei die Funktionstests bei jeder Fahrt oder mindestens wöchentlich durchgeführt werden.

Das Werkzeug, das die Druckprüfung auf dem Boden einer Anlage praktisch macht, ist der Prüfstumpf. Es läuft in das Bohrgestänge ein, dichtet das Bohrloch unterhalb des zu prüfenden Hohlraums ab und ermöglicht die Druckausübung von unten, so dass jeder Ram-Hohlraum, die Ring- und Auslassverbindungen unabhängig überprüft werden können, ohne am Strang ziehen zu müssen.

API 16A BOP-Teststumpf für Druckprüfungen Prüfstumpf, der das Innere der Bohrung unter einem Ram-Hohlraum abdichtet und eine unabhängige Druckprüfung von BOP-Hohlräumen, Ring- und Auslassanschlüssen ermöglicht. Produkt anzeigen →

Notieren Sie, was getestet wurde, bei welchem Druck, wie lange und mit welcher Flüssigkeit. Ein Testdiagramm, das unabhängig von der Bewertung zeigt, dass in jedem Hohlraum derselbe Druck ausgeübt wird, neigt dazu, bei der Prüfung zusammenzubrechen, und es verrät der nächsten Mannschaft nichts darüber, wo sich die Dichtung tatsächlich befindet.

Spezifikationscheckliste: Was bei einem API 16A BOP zu bestätigen ist

Bei zwei Preventern mit derselben Bohrung und Druckstufe kann es sich um sehr unterschiedliche Ausrüstungsteile handeln. Überprüfen Sie daher diese Parameter, bevor Sie Angebote vergleichen.

Beschaffungsrisiken: Einkäufer lernen es auf die harte Tour

Die meisten unangenehmen Überraschungen bei einem BOP-Auftrag sind eher kommerzieller und dimensionaler Natur als metallurgischer Natur. Dies sind diejenigen, die es wert sind, in die Spezifikation aufgenommen zu werden:

1. Bewertungsstapelung. Ein Hochdruckring auf einer Niederdruckspule oder umgekehrt ergibt eine Baugruppe, die nur bei der niedrigsten Anzahl verwendet werden kann.
2. Elastomersubstitution. Dichtungen auf Nitril-, hydriertem Nitril-, Fluorelastomer- und Polytetrafluorethylenbasis verhalten sich bei niedrigen Temperaturen und in saurem Gas unterschiedlich; Die billigste Verbindung, die den Test besteht, kann im Betrieb dennoch versagen.
3. Dokumentationslücken. Materialzertifikate, Schmelznummern, Druckprüftabellen und Rückverfolgbarkeit machen den Unterschied zwischen einem Schornstein, der rezertifiziert werden kann, und einem Schornstein, der nicht rezertifiziert werden kann.
4. Ersatzstößel und Dichtungen. Die Verfügbarkeit der genauen Stößelbohrung und des Dichtungssatzes nach der Inbetriebnahme ist eine Wartungsfrage, keine Kauffrage.
5. Vorlaufzeit. Geschmiedete Körper, maschinelle Bearbeitung und Monogramm-Zeugnis dominieren die Lieferung; Bei einem Eilauftrag handelt es sich in der Regel um eine bestehende Stelle, nicht um einen schnelleren Prozess.

Bei der Beschaffung kommt es daher auf Dokumentationsdisziplin und Bearbeitungsfähigkeit an. Jiangsu-Bohrlochbohrausrüstung stellt in seinem Werk in Yancheng in Jiangsu, China, ringförmige API 16A-, Single-Ram- und Double-Ram-BOPs, 16C-Choke- und Kill-Verteiler, Teststumps und Hochdruckanschlüsse her – ein 70.000 m² großer Standort mit CNC-Bearbeitung, automatisiertem Schweißen und automatisierter Lackierung, der über die Monogrammlizenzen API Q1, API 6A, API 16A und API 16C sowie ABS-, BV- und CCS-Klassifizierungsgenehmigungen und ISO verfügt 9001-, 14001- und 45001-Zertifizierung. Das Unternehmen ist als Lieferant von CNPC, SINOPEC und CNOOC gelistet, was bedeutet, dass sein Papierkram bereits auf die Material- und Testanforderungen der staatlichen Ölgesellschaft ausgerichtet ist. Auf einem Bohrgerät, das auf einen zertifizierten Stapel wartet, ist dieser Weg wichtiger als eine Broschüre.

Häufig gestellte Fragen

Kann ein BOP einen Blowout alleine stoppen?

Nein. Es dichtet das Bohrloch ab und hält den Druck aufrecht, aber das Bohrloch wird nur dann abgeschaltet, wenn das Schlammgewicht den Formationsdruck übersteigt und die Zirkulation den Zufluss ableitet. Das BOP erkauft sich die Zeit, um dies zu erreichen.

Sollen zuerst der Ring oder die Stößel schließen?

Eine allgemeingültige Antwort gibt es nicht. Viele Bediener verwenden den Ring zum anfänglichen Absperren oder Abisolieren, wenn sich das Rohr bewegt, und verlassen sich auf Stößel, um bei vollem Arbeitsdruck eine feste Abdichtung zu gewährleisten. Die Reihenfolge gehört zum Bohrlochkontrollverfahren und sollte vor dem Bohren festgelegt werden.

Wie oft sollte ein BOP einem Drucktest unterzogen werden?

Übliche Praxis ist nach der Installation, nach jedem Stößel- oder Dichtungswechsel, nach einem Schertest und in einem Zyklus, der im Allgemeinen 21 Tage nicht überschreitet, mit Funktionstests bei jeder Fahrt oder mindestens wöchentlich. Lokale Vorschriften und Betreiberrichtlinien haben Vorrang vor allen allgemeinen Nummern.

Welchen Arbeitsdruck soll ich angeben?

Beginnen Sie mit dem maximal erwarteten Oberflächen-Abschaltdruck, fügen Sie einen Spielraum hinzu und stellen Sie dann sicher, dass Bohrkopf, Spule, BOP und Verteiler alle übereinstimmende Nennwerte haben. Gemischte Bewertungen reduzieren die gesamte Baugruppe stillschweigend auf ihren schwächsten Teil.

Was verursacht die meisten Ausfälle von BOP-Dichtungen im Betrieb?

Elastomerauswahl und mechanische Beschädigung. Dichtungen, die Temperaturen oder H2S-Konzentrationen außerhalb ihrer Klasse ausgesetzt sind, altern schnell, und ein auf den falschen Rohraußendurchmesser geschlossener Stößel kann beim ersten Betätigen zum Reißen eines Dichtungselements führen.

Zur Verhinderung eines Blowouts kommt es auf drei Dinge an, die alle überprüft werden können, bevor sich die Bohranlage bewegt: das richtige Verschlusselement für das Rohr und den Druck, ein Steuerungssystem, das zuverlässig vom Panel aus schließt, und ein Testprogramm, das reale Einschlussbedingungen reproduziert. Alles andere – das Monogramm, die Vorlaufzeit, der Satz Ersatzstößel – unterstützt diese drei. Wenn die Stapelkonfiguration und die Spezifikationscheckliste richtig sind, erledigt das BOP die einzige Aufgabe, für die es existiert: Es hält das Bohrloch lange genug, damit das Schlammgewicht gewinnt.