1 Úvod
vrt je horní část vrtu vedoucí dolů do nádrže. Olej ze zásobníku vychází skrz otvor studny s pouzdrem. Tok ropy nebo plynu ze studny by měl být dostatečný, aby byl komerčně proveditelný. Pak je v horní části studny instalována pouze studna. Skládá se z ventilů a zařízení, které řídí tlak a průtok vrtu. Toto zařízení a jeho ovládání jsou v ropných polích nejdůležitější. Vyhýbají se nebezpečným podmínkám v ropných a plynárenských zařízeních. Nebezpečí je způsobeno proudem hořlavých materiálů ze studny a vysokým tlakem uvnitř studny. Proto musí být průtok vrtu řízen a zabezpečen proti selhání. Proto jsou použity Ovládací panely Well Head (WHCP).
studna je také známá jako vánoční strom (kvůli své struktuře). Vánoční stromek se skládá z Podpovrchově řízených pojistných ventilů (SCSSV), povrchových pojistných ventilů (SSV) a dalších pojistných ventilů (tlumivka, ESD, HIPPS). Tyto ventily se používají k uzavření studny v případě potřeby. V horní části stromové struktury bude manometr indikovat tlak v trubce.
struktura vánočního stromu.
procesy, ke kterým by mělo dojít ve vrtu, jsou manipulovány těmito třemi ventily pomocí měřidel a sytiče.
2 Co je ovládací Panel Well Head (WHCP)?
účelem WHCP je monitorovat podpovrchové řízené pojistné ventily (SCSSV), povrchové pojistné ventily (SSV) a další bezpečnostní ventily vrtu (sytič, ESD, HIPPS) pro bezpečnost vrtu. WHCP by měl zabránit riziku zranění nebo poškození personálu, životního prostředí nebo vybavení. Řídicí systémy vrtu jsou navrženy tak, aby byly „bezpečné proti selhání“.“Vrt bude naprogramován a řízen PLC nebo SCADA systémy.
WHCP přijímá vstupní signály z různých měřidel, včetně měřidel tlaku, teploty a průtoku v hlavě vrtu. Kromě toho jsou hlavní vstupy z nouzových vypínacích systémů (ESD), nouzových tlačítek a tavitelných zástrček. Výstup je generován čtením těchto signálů, což je obvykle příkaz k vypnutí ventilů na vrtu, aby byla zajištěna bezpečnost zařízení.
WHCP využívá hydraulické i pneumatické komponenty. Scssv jsou většinou instalovány na pozemních vrtech, které jsou provozovány hydraulickou silou. V takovém případě musí WHCP obsahovat hydraulický zásobník a čerpací systém pro udržení tlaku na podpovrchové ventily během normálního provozu. Na druhé straně WHCP používá pneumatiku pro snímání a ovládání povrchových pojistných ventilů (SSV).
WHCP je tedy soubor různých řídicích systémů, které umožňují řízené provádění plánů a nouzových odstávek. U pozemních vrtů se pro každou studnu pracující pod vysokým tlakem používá samostatný systém řízení vrtu. Řídicí systémy vrtů pro pobřežní plošiny jsou seskupeny na jeden nebo více panelů. Logika řízení každé jamky je odlišná od ostatních jamek, aby se podle potřeby přidaly nebo odstranily nové studny.
3 princip WHCP
existují různé typy WHCP kategorizovány na základě zdroje provozu. Jedná se o elektrické ovládací panely, ruční, solární a pneumatické řízené panely. Výběr typu bude zvolen podle požadavků aplikace. Ovládací panel také pracuje ve dvou různých konfiguracích; jeden vrt a ovládací panel s více vrty. O těchto typech budeme hovořit v následujících sekcích.
WHCP kontroluje ropné a plynové vrty. WHCP plní tento úkol řízením ventilů instalovaných na vrtu, kterými jsou SCSSV (povrchově řízené podpovrchové pojistné ventily) a SSV (povrchové pojistné ventily), které se skládají z hlavních ventilů (MV) a křídlových ventilů (WV). Sekvenční provoz SCSSV a SSV usnadňuje proces nouzového vypnutí (ESD).
kromě základních součástí ovládacího panelu se WHCP skládá z hydraulického zásobníku, sítka, hydraulických čerpadel, akumulátoru, řídicího modulu vrtu a hydraulických vedení, které dodávají a vracejí se do řídicího modulu vrtu. Hydraulická kapalina uvnitř hydraulické nádrže ovládá vrt. Velikost nádrže je určena množstvím tekutiny potřebné pro fungování ventilu a vzdáleností mezi nádrží a studnou.
Scssv a SSV pracují při hydraulickém tlaku, SCSSV při vysokém tlaku a SSV při středním tlaku. Pro splnění požadavků na tlak se používá hydraulický agregát nebo hydraulická pohonná jednotka, která se skládá ze zásobníku, hydraulických čerpadel a akumulátoru. Zásobník ukládá hydraulickou kapalinu a v každé studni budou dvě hydraulické hlavy a čerpadla. Pak každé čerpadlo bude mít sítko pro filtrování hydraulické kapaliny z jakýchkoli částic tak, aby hydraulická kapalina směřující do SCSSV nebo SSV byla čistá. V závislosti na provozním prostředí může být hydraulika poháněna pneumatickým nebo elektrickým pohonem. Za čerpadlem bude použit akumulátor, aby se dosáhlo požadovaného tlaku pro SCSSV nebo SSV.
akumulovaná hydraulická kapalina v záhlaví je přiváděna hydraulickými přívodními vedeními do řídicího modulu vrtu, pokud je to nutné. Posloupnost a logika pro ovládání SCSSV a SSV jsou stanoveny v tomto řídicím modulu vrtu. Chcete-li řídit tok nebo provést postup ESD, signály z panelu přejdou do tohoto řídicího modulu studny. Po obdržení řídicího signálu otevře řídicí modul vrtu SCSSV a SSV zasláním vysokého tlaku a středního tlaku. Hydraulická kapalina se vrátí do hydraulického vedení aktivací třícestného ventilu pro uzavření ventilů.
takto funguje ovládací panel vrtu pro řízení toku vrtu a postupu nouzového vypnutí.
4 hlavní funkce WHCP
- vypnutí vrtu v případě nebezpečných situací
- řídí kritické bezpečnostní parametry
- postupné spouštění a spouštění vrtu
- pečlivě monitorujte a kontrolujte SCSSV.
- WHCP používá samostatné hydraulické pohonné jednotky (HPU), které usnadňují hydraulická čerpadla, akumulátory, zásobníky atd.
- v panelu se používají speciální tlačítka pro zastavení křídlového ventilu, hlavního ventilu a SCSSV.
5 komponenty WHCP
WHCP jsou instalovány v blízkosti vrtu, ale hlavní řídicí část, PLC nebo SCADA, bude instalována v bezpečné zóně. Všechny logické signály odeslané do WHCP jsou z řídicího systému (PLC nebo SCADA). WHCP v blízkosti studny provede kontrolní akci přímo. Hlavní částí WHCP je hydraulická pohonná jednotka (HPU), která se skládá z hydraulického čerpadla, nádrže a akumulátoru. Komponenty WHCP jsou popsány v následujících oddílech:
5.1 hydraulické čerpadlo
Hydraulická čerpadla rozvádějí hydraulickou kapalinu při potřebném tlaku do záhlaví. Potřebný tlak určuje velikost a kapacitu čerpadla do vrtu, vzdálenost od panelu k vrtu a dodací lhůtu. Systém řízení procesů, který je buď PLC nebo SCADA, řídí motor.
5.2 zásobník oleje
olejové nádrže poskytují potřebný přívod oleje pro hydraulické čerpadlo. Sítka se používají na výstupu z nádrže, aby se zajistilo, že čistý olej je veden do čerpadla. Také zpětné potrubí z ventilů je připojeno k horní části nádrže.
5.3 akumulátor
akumulátor je energeticky úsporné zařízení používané k uspokojení vysokotlaké poptávky po SCSSV (povrchově řízené podmořské pojistné ventily) nebo SSV(povrchové pojistné ventily). Akumulátor je instalován za hydraulickým čerpadlem. Měl by být pečlivě dimenzován tak, aby splňoval požadavky na tlak.
Akumulátor má dvě části: plynovou část a hydraulickou část. Sekce plynu je obvykle naplněna suchým plynným dusíkem, který je naplněn jako první. Poté se hydraulický olej naplní do akumulátoru a stlačí plynovou část. Když je poptávka po hydraulice, akumulátor uvolňuje olej, což umožňuje expanzi plynové sekce. Tento mechanismus umožní rychlé vypouštění hydraulického oleje.
5.4 regulátory
pro každé přívodní potrubí se používají navazující olejové hlavice a regulátory jim poskytují regulovaný tlak. Vysokotlaké rozsahy jsou ovládány regulátory, které jsou doprovázeny pojistnými ventily.
5.5 hydraulický okruh
hydraulický okruh se skládá z regulačních ventilů (SCSSV a SSV), hydraulických trubek a hydraulických přívodních hlavic. Hydraulické hadicové zařízení se volí podle potřeb tlaku, tj. vysoké, střední a nízkotlaké požadavky. Obvody obsahují zpětný ventil, izolační ventil, trubky, trubkové armatury atd.
pro požární bezpečnost je v hydraulickém potrubí použita tavná zástrčka. V případě požáru se Pojistková zátka roztaví, aby zastavila hydraulický tlak a uzavřela ventily vrtu. Studna se automaticky vypne.
5.6 přístrojové rozhraní
měřicí přístroje jsou nezbytné, pokud jde o řízení a zabezpečení činnosti vrtu. Na hydraulických hlavičkách jsou instalovány tlakové převodníky pro monitorování provozu ventilů a živý stav je předán regulátorům PLC. Hladinoměry se navíc používají ke kontrole hladiny nádrže nepřetržitě. WHCP je napojen na PLC / SCADA systém pro centrální monitorování a řízení vrtu. Pro snadnou údržbu, odstraňování problémů a přepracování by měla být použita samostatná propojovací skříňka.
6 typů WHCP
6.1 jeden ovládací panel vrtu
jeden ovládací panel vrtu může ovládat pouze jednu vrtu. Spravuje všechna zařízení vrtu a umožňuje automatické i ruční vypnutí. Tento WHCP se používá pro monotónní nebo vzdálené vrty, které jsou daleko od jiných vrtů. Ovládací panel single wellhead je dále rozdělen do následujících kategorií:
- manuální řídicí systém
- elektrický řídicí systém
- Pneumatický řídicí systém
- solární řídicí systém
6.2 manuální řídicí systém
používá ruční hydraulické čerpadlo pro přívod tlaku do SSV. Jeho hlavními funkcemi jsou vzdálené ESD, tavitelné zátky, detekce nízkého tlaku / vysokého tlaku a ruční vypnutí na panelu.
6.3 elektrický řídicí systém
elektrický motor řídí hydraulický průtok do SSV. Elektrické řídicí systémy byly vyvinuty a jsou spolehlivé v drsném podnebí nebo při nakládání s nebezpečnými látkami v průtokové linii. Elektrické vypínací systémy jsou flexibilnější, jednodušší na nasazení a levnější než pneumatické vypínací systémy, kde je nezbytná signalizace senzoru vypnutí. Elektrické systémy se podstatně snáze propojují se systémem dohledového řízení a sběru dat (SCADA) pro dálkové monitorování a řízení.
6.4 Pneumatický řídicí systém
provádí všechny hlavní funkce, které dělají jiné systémy. Ovládání hydraulického čerpadla je však prostřednictvím pneumatické energie. Tento typ používá pro vysoce výkonné operace.
6.5 solární řídicí systém
tento typ řídicího systému je nejvhodnější pro studny na vzdálených místech. Nabízí úsporu energie, snižuje provozní náklady, duální napájení, standardní funkci ovládání atd.
7 navrhování WHCP
7.1 dimenzování
správné dimenzování součástí, které jsou akumulátorem, trubicí a zásobníkem, musí být provedeno pro řízený a sekvenční provoz vrtu. Konstruktéři mohou využít pomoc různého softwaru pro přesné dimenzování součástí. Tento software bude dělat dimenzování pro dané požadavky.
7.2 bezpečnost průtokového potrubí
pro bezpečnost by měl každý konec průtokových potrubí používat tlumivku ke snížení vloženého tlaku. Faktory, které je třeba vzít v úvahu pro bezpečnost toku:
- zkontrolujte, zda je první tlumivka v počátečním segmentu průtokové linie menší než 10 stop od vrtu. Když je vzdálenost mezi tlumivkou a prvním segmentem průtokového potrubí před tlumivkou menší než 10 stop, nejsou zapotřebí tlakové senzory v prvním průtokovém potrubí před úzkým hrdlem. Když je vzdálenost větší než 10 stop, snímač nízkého tlaku je vše, co je potřeba k detekci netěsností a prasknutí.
- vysokotlaké i nízkotlaké senzory jsou nutné k detekci poruchy blokovaného potrubí nebo řízení průtoku a úniku nebo prasknutí, pokud je uzavírací tlak potrubí (SITP) větší než maximální přípustný pracovní tlak (MAWP) poslední části průtokového potrubí po sytiči.
- pokud je MAWP koncového úseku průtokového potrubí menší než SITP, je vyžadován přetlakový ventil a vysokotlaké a nízkotlaké senzory.
7.3 testovatelnost
zatímco jsou senzory testovány, kalibrovány nebo vyměňovány, lze na panelu namontovat třícestný ventil, který obchází vysokotlaké a nízkotlaké piloty, jakož i pískové sondy. Použití indikátorů namontovaných na panelu by mělo z dálky indikovat, že obtokový ventil byl z bezpečnostních důvodů přepnut.
na panelu lze instalovat třícestný ventil, který obchází vysokotlaké a nízkotlaké piloty, jakož i pískové sondy, zatímco senzory jsou kontrolovány, kalibrovány nebo vyměňovány. Použití indikátorů namontovaných na panelu by mělo jasně ukázat, že obtokový ventil byl z bezpečnostních důvodů z dálky vypnutý.
Jehlové ventily by měly být namontovány do potrubí přívodního plynu a hydraulického oleje, aby bylo možné vyměnit součásti bez vypnutí jediného vrtu nebo všech.
8 spodní linie
ačkoli WHCP může být poháněn pneumatickou, hydraulickou, elektrickou nebo sluneční energií, je systém díky hydraulickému výkonu hydraulický. V ropných a plynárenských zařízeních je čerpání ropy nebo plynu z nádrže hlavním úkolem. WHCP by měl přesněji a účinněji regulovat vrt, což by umožnilo nepřetržitou těžbu ropy a plynu.