1 Johdanto

kaivo on tekojärveen johtavan kaivon yläosa. Öljy säiliöstä tulee ulos kaivon reiän kautta, jossa on kotelo. Öljyn tai kaasun virtauksen kaivosta pitäisi olla riittävä, jotta se olisi kaupallisesti toteutettavissa. Sitten vain kaivon Pää asennetaan kaivon yläosaan. Se koostuu venttiileistä ja laitteista, jotka ohjaavat kaivonpään painetta ja virtausta. Tuo laitteisto ja sen valvonta ovat öljykentillä kaikkein ratkaisevimpia. Ne välttävät öljy-ja kaasulaitosten vaarallisia olosuhteita. Vaaran aiheuttaa palavien materiaalien valuminen ulos kaivosta ja suuri paine kaivon sisällä. Siten virtaus kaivon läpi on hallittava ja tehtävä vikaturvalliseksi. Siksi hyvin pään ohjauspaneelit (WHCP) käytetään.

kaivonpää tunnetaan myös nimellä joulukuusi (rakenteensa vuoksi). Joulukuusi koostuu Maanalaisohjatuista Varoventtiileistä (SCSSV), Pintavarvuventtiileistä (SSV) ja muista kaivonpään varoventtiileistä (kuristin, ESD, HIPPS). Näiden venttiilien avulla kaivo suljetaan tarvittaessa. Puurakenteen yläosassa painemittari ilmaisee letkun paineen.

näiden kolmen venttiilin läpi manipuloidaan mittareiden ja kuristimen avulla prosesseja, joiden pitäisi tapahtua kaivonpäässä.

2 Mikä on Well Head Control Panel (WHCP)?

WHCP: n tarkoituksena on valvoa pinnan alla olevia ohjattuja Varoventtiilejä (SCSSV), Pintavarviventtiilejä (SSV) ja muita porakaivon varoventtiilejä (kuristin, ESD, HIPPS) kaivon turvallisuuden varmistamiseksi. WHCP: n olisi estettävä loukkaantumis-tai vahingoittumisriski henkilöstölle, ympäristölle tai laitteille. Wellhead ohjausjärjestelmät on suunniteltu ” fail-safety.”Plc-tai SCADA-järjestelmät ohjelmoivat ja ohjaavat kaivonpäätä.

WHCP vastaanottaa tulosignaaleja eri mittareista, kuten paine -, lämpötila-ja virtausmittareista kaivonpäässä. Lisäksi tärkeimmät tulot ovat emergency shutd systems (ESD), emergency pushbuttons, ja sulavat pistokkeet. Lähtö syntyy näitä signaaleja lukemalla, Mikä on yleensä käsky sulkea kaivonpäässä olevat venttiilit laitoksen turvallisuuden varmistamiseksi.

WHCP käyttää sekä hydraulisia että pneumaattisia komponentteja. SCSSVs asennetaan useimmiten maakuoppiin, joita käytetään hydraulisella voimalla. Tässä tapauksessa WHCP: ssä on oltava hydraulinen säiliö ja pumppujärjestelmä, jolla ylläpidetään painetta pinnan alla oleviin venttiileihin normaalin käytön aikana. Toisaalta WHCP käyttää pneumatiikkaa pinta-varoventtiilien (SSV) tunnistamiseen ja ohjaamiseen.

WHCP on siis kokoelma erilaisia ohjausjärjestelmiä, jotka mahdollistavat suunnitelmien ja hätäseisokkien hallitun toteuttamisen. Maakaivoissa käytetään erillistä porakaivon ohjausjärjestelmää jokaista korkeassa paineessa toimivaa kaivoa varten. Porausreiän ohjausjärjestelmät offshore-alustoille on ryhmitelty yhteen tai useampaan paneeliin. Jokaisen kaivon ohjauslogiikka pidetään erillään muista kaivoista uusien kaivojen lisäämiseksi tai poistamiseksi tarpeen mukaan.

3 Whcp: n periaate

on olemassa erilaisia WHCP: n tyyppejä, jotka luokitellaan toiminnan lähteen perusteella. Nämä ovat sähköiset ohjauspaneelit, käsikäyttöiset, aurinkoenergialla toimivat ja pneumaattiset ohjatut paneelit. Tyyppi valitaan sovellusvaatimusten mukaan. Myös Ohjauspaneeli toimii kahdessa eri kokoonpanoissa; yhden wellhead ja multi-wellhead Ohjauspaneeli. Puhumme näistä tyypeistä tulevissa jaksoissa.

WHCP valvoo öljy-ja kaasulähteitä. WHCP toteuttaa tämän tehtävän ohjaamalla kaivon päähän asennettuja venttiilejä, jotka ovat SCSSV (Surface Controlled Sub-surface Varoventtiilit) ja SSV (Surface Varoventtiilit), jotka koostuvat Pääventtiileistä (MV) ja Siipiventtiileistä (wv). SCSSV: n ja SSV: n peräkkäinen toiminta helpottaa ESD (Emergency Shutdown) – prosessia.

ohjauspaneelin perusosia lukuun ottamatta WHCP koostuu hydraulisäiliöstä, siivilästä, hydraulipumpuista, akusta, kaivonpään ohjausmoduulista ja hydrauliputkista, jotka syöttävät ja palaavat kaivonpään ohjausmoduuliin. Hydraulisäiliön sisällä oleva hydraulineste toimii kaivonpäässä. Säiliön koko määräytyy venttiilin toimintaan tarvittavan nesteen määrän sekä säiliön ja kaivon välisen etäisyyden mukaan.

SCSSV ja SSV toimivat hydraulisella paineella, SCSSV suurella paineella ja SSV keskipaineella. Painevaatimusten täyttämiseksi käytetään hydraulista voimapakkausta tai hydraulista voimayksikköä, joka koostuu säiliöstä, hydraulipumpuista ja akusta. Säiliö varastoi hydraulinestettä, ja kumpaankin kaivonpäähän tulee kaksi hydraulipäätä ja pumppua. Sen jälkeen jokaisessa pumpussa on siivilä, joka suodattaa hydraulinesteen kaikista hiukkasista niin, että SCSSV: hen tai SSV: hen menevä hydraulineste on puhdas. Käyttöympäristöstä riippuen Hydrauliikka voi olla paineilma-tai sähkökäyttöinen. Pumpun virtaussuuntaan käytetään akkua halutun SCSSV: n tai SSV: n paineen saavuttamiseksi.

otsakkeeseen kertynyt hydraulineste syötetään tarvittaessa hydraulisten syöttöjohtojen kautta kaivonpään ohjausmoduuliin. Scssv: n ja SSV: n käyttöjärjestys ja logiikka on määritetty tässä kaivonpään ohjausmoduulissa. Jos haluat ohjata virtausta tai suorittaa ESD-menettelyn, paneelista tulevat signaalit menevät tähän kaivonpään ohjausmoduuliin. Saatuaan ohjaussignaalin, wellhead ohjausmoduuli avaa SCSSV ja SSV lähettämällä korkea paine ja keskipaineen, vastaavasti. Hydraulineste palaa hydraulilinjalle aktivoimalla kolmitieventtiilin venttiilien sulkemiseksi.

näin wellhead-Ohjauspaneeli toimii ohjatakseen kaivonpään virtausta ja hätäsammutustoimenpidettä.

4 WHCP: n päätoiminnot

• sulkekaa porausreikä vaaratilanteissa
• ohjaa kriittisiä turvaparametreja
• Porausreiän vaiheittaista käynnistys-ja alasajomenettelyä
• seuraa ja ohjaa tarkasti SCSSV: tä.
• WHCP käyttää erillisiä hydraulisia voimalaitteita (HPU), jotka helpottavat hydraulipumppuja, akkuja, säiliöitä jne.
• paneelissa käytetään erityisiä painokoneita siipiventtiilin, pääventtiilin ja SCSSV: n pysäyttämiseen.

5 Whcp: n komponentit

WHCP asennetaan lähelle kaivoa, mutta pääohjausosa, PLC tai SCADA, asennetaan turva-alueelle. Kaikki WHCP: lle lähetetyt logiikkasignaalit tulevat ohjausjärjestelmästä (PLC tai SCADA). Wellheadin lähellä oleva WHCP tekee valvontatoimet suoraan. WHCP: n pääosa on hydraulinen voimayksikkö (HPU), joka koostuu hydraulipumpusta, säiliöstä ja akusta. WHCP: n osat on kuvattu seuraavissa jaksoissa:

5.1 hydraulipumppu

Hydraulipumput jakavat hydraulinestettä tarvittavalla paineella otsikoihin. Tarvittava paine määrittää mitoitus ja kapasiteetti pumpun kaivonpää, etäisyys paneelin kaivonpää, ja toimitusaika. Prosessinohjausjärjestelmä, joka on joko PLC tai SCADA, ohjaa moottoria.

5.2 öljysäiliö

öljysäiliöt tarjoavat hydraulipumpulle tarvittavan öljynsaannin. Säiliön ulostulossa käytetään siivilöitä, joilla varmistetaan puhtaan öljyn kulkeutuminen pumppuun. Myös venttiileistä on kytketty paluulinja säiliön yläosaan.

5.3 akku

akku on energiaa säästävä laite, jota käytetään SCSSV: n (Pintaohjatut merenalaiset Varoventtiilit) tai SSV: n (Pintavarviventtiilit) korkeapainetarpeen tyydyttämiseen. Akku asennetaan virtaussuuntaan hydraulipumpun viereen. Se on mitoitettava huolellisesti vastaamaan painevaatimuksia.

akussa on kaksi osaa: kaasuosasto ja hydrauliosasto. Kaasuosaan ladataan yleensä kuivaa typpikaasua, joka täytetään ensin. Sitten hydrauliöljy täytetään akkuun, puristamalla kaasun osa. Kun hydrauliikalle on kysyntää, akusta vapautuu öljyä, jolloin kaasuosasto laajenee. Tämä mekanismi mahdollistaa hydrauliöljyn nopean purkautumisen.

5.4 säätimet

kunkin syöttöotsikon osalta käytetään jatkojalostusöljyn otsakkeita, ja säätimet antavat niille säännellyn paineen. Korkeapainealueita käsitellään säätölaitteilla, joihin liitetään Varoventtiilit.

5.5 hydraulipiiri

hydraulipiiri koostuu säätöventtiileistä (SCSSV ja SSV), hydrauliputkista ja hydraulisista syöttöliittimistä. Hydrauliset letkulaitteet valitaan painetarpeiden eli korkean, keskitason ja matalapainevaatimusten mukaan. Piirit sisältävät takaiskuventtiilin, eristysventtiilin, putket, putkiliittimet jne.

hydraulilinjassa käytetään sulavaa tulppaa paloturvallisuuden takaamiseksi. Tulipalon sattuessa sulaketulppa sulaa hydraulisen paineen lopettamiseksi sulkien kaivonpään venttiilit. Kaivo sammuu automaattisesti.

5.6 Instrumentointiliitäntä

mittauslaitteet ovat olennaisia kaivonpään toiminnan ohjaamisessa ja turvaamisessa. Hydraulisiin otsikoihin on asennettu Painelähettimet valvomaan venttiilien toimintaa, ja live-tila välitetään PLC-ohjaimille. Lisäksi tasomittareita käytetään säiliön tason tarkistamiseen jatkuvasti. WHCP on yhteydessä PLC/SCADA-järjestelmään, jolla valvotaan ja valvotaan porakaivoa. Huollon, vianmäärityksen ja uudelleensuunnittelun helpottamiseksi tulisi käyttää erillistä liitäntärasiaa.

6 Whcp: n tyyppiä

6.1 yhden kaivonpään Ohjauspaneeli

yksi kaivonpään ohjauspaneeli voi ohjata vain yhtä kaivonpäätä. Se hallinnoi kaikkia wellhead-laitteita ja mahdollistaa sekä automaattiset että manuaaliset sammutukset. Tätä WHCP: tä käytetään monotomisiin tai syrjäisiin kaivoihin, jotka ovat kaukana muista kaivoista. Yhden wellhead control paneeli on jaettu edelleen seuraaviin luokkiin:

• Manuaalinen ohjausjärjestelmä
• Sähköinen ohjausjärjestelmä
• pneumaattinen ohjausjärjestelmä
• aurinkokäyttöinen ohjausjärjestelmä

6.2 Manuaalinen ohjausjärjestelmä

käyttää käsikäyttöistä hydraulipumppua paineen syöttämiseksi SSV: lle. Sen päätehtävät ovat kauko ESD, sulavat pistokkeet, matalapaine / korkeapaine tunnistus ja manuaalinen sammutus paneelissa.

6.3 Sähköinen ohjausjärjestelmä

sähkömoottori ohjaa hydraulista virtausta SSV: lle. Sähköisiä ohjausjärjestelmiä on kehitetty, ja ne ovat luotettavia ankarissa ilmastoissa tai käsiteltäessä vaarallisia aineita virtauslinjassa. Sähköiset sammutusjärjestelmät ovat joustavampia, helpompia ottaa käyttöön ja halvempia kuin pneumaattiset sammutusjärjestelmät, joissa sammutusanturin merkinanto on välttämätöntä. Sähköjärjestelmät on huomattavasti helpompi liittää etävalvontaan ja-ohjaukseen tarkoitettuun valvonta-ja Tiedonkeruujärjestelmään (Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA).

6.4 pneumaattinen ohjausjärjestelmä

se tekee kaikki tärkeimmät toiminnot, jotka muut järjestelmät tekevät. Mutta hydraulipumpun ohjaus tapahtuu pneumaattisella energialla. Tätä tyyppiä käytetään suuritehoisiin operaatioihin.

6.5 aurinkoenergialla toimiva ohjausjärjestelmä

tämän tyyppinen ohjausjärjestelmä soveltuu parhaiten syrjäisten paikkojen kaivoihin. Se tarjoaa energiansäästöä, vähentää käyttökustannuksia, kaksoisvirtalähteen, vakio – ohjausominaisuuden jne.

7 Whcp: n suunnittelu

7.1 mitoitus

akulle, putkelle ja säiliölle tarkoitettujen komponenttien asianmukainen mitoitus on tehtävä kaivonpään valvottua ja peräkkäistä toimintaa varten. Suunnittelijat voivat käyttää eri ohjelmistojen avulla komponenttien tarkkaa mitoitusta. Tämä ohjelmisto tekee mitoitus annettujen vaatimusten.

7.2 virtajohtojen turvallisuus

turvallisuuden vuoksi virtajohtojen molemmissa päissä on käytettävä kuristinta johtopaineen vähentämiseksi. Virtauslinjan turvallisuuden kannalta huomioon otettavat tekijät:

• tarkista, onko ensimmäinen kuristinlaite alkuperäisessä virtauslinja-segmentissä alle 10 metrin päässä kaivosta. Kun kuristimen ja kuristimen yläpuolisen virtauslinjan ensimmäisen segmentin välinen etäisyys on alle 10 jalkaa, pullonkaulan yläpuolisen virtauslinjan paineantureita ei tarvita. Kun etäisyys on yli 10 jalkaa, matala paineanturi on kaikki, mitä tarvitaan havaitsemaan vuotoja ja repeämiä.
• sekä korkea-että matalapaineantureita tarvitaan tukkeutuneen linjan tai virtauksen ohjauksen vian sekä vuodon tai repeämän havaitsemiseksi, kun suljetun letkun paine (SITP) on suurempi kuin kuristimen jälkeisen virtauslinjan viimeisen osan suurin sallittu käyttöpaine (MAWP).
• kun päätyvirtauslinjaosan MAWP on pienempi kuin SITP, tarvitaan paineenrajoitusventtiili sekä korkea-ja matalapaineantureita.

7.3 testattavuus

sensoreita testattaessa, kalibroitaessa tai vaihdettaessa paneeliin voidaan asentaa kolmitieventtiili, joka ohittaa korkea-ja matalapainepilotit sekä hiekkapäätteet. Paneeliin asennettujen osoittimien käytön pitäisi osoittaa kaukaa, että ohitusventtiili on turvallisuussyistä vaihdettu.

paneeliin voidaan asentaa kolmitieventtiili, jolla voidaan ohittaa korkea-ja matalapainepilotit sekä hiekkapaneelit samalla, kun sensoreita tarkistetaan, kalibroidaan tai vaihdetaan. Paneeliin kiinnitettävien osoittimien käytön pitäisi osoittaa selvästi, että ohitusventtiili on kytketty pois päältä turvallisuussyistä etäältä.

syöttökaasu-ja hydrauliikkaöljyputkilinjoihin tulisi asentaa neulaventtiilit, jotta osien vaihto olisi mahdollista ilman, että yksi kaivonpää tai kaikki niistä sammutetaan.

8 Bottomline

vaikka WHCP: n voimanlähteenä voi olla pneumaattinen, hydraulinen, sähkö-tai aurinkoenergia, järjestelmä on hydraulisen ulostulonsa vuoksi hydraulinen. Öljy-ja kaasulaitoksissa öljyn tai kaasun pumppaaminen säiliöstä on merkittävä tehtävä. WHCP: n olisi säänneltävä kaivonpäätä tarkemmin ja tehokkaammin, mikä mahdollistaisi jatkuvan öljyn ja kaasun tuotannon.