Hyvin selitetty räjähdys: syyt, varoitusmerkit ja ehkäisylaitteet

Puhalluskaivo on kaivo, joka on menettänyt paineenhallinnan: muodostuksen nesteet tulevat porausreikään ja virtaavat pintaan tai matalampaan muodostukseen nopeammin kuin porauskone pystyy pitämään ne. Se on lyhyt vastaus. Pidempi vastaus on, että melkein mikään kaivo ei puhalla ilman ennakkovaroitusta. Se alkaa potkusta, ja potkun ja puhalluksen välinen etäisyys mitataan minuuteissa ja siinä, kuinka hyvin lautan lattian kaivon ohjauslaitteet on huollettu.

Tässä artikkelissa kerrotaan, mitä räjähdys todellisuudessa on, mikä sen aiheuttaa, ensimmäiseksi ilmestyvät varoitusmerkit ja laitteisto rengasmaisesta estimestä kuristus- ja tappolinjoihin, joka päättää, pysyykö potku potkuna.

Kick, Surface Blowout, Underground Blowout: mitä kukin termi tarkoittaa

Nämä kolme termiä kuvaavat samaa vikaa eri vaiheissa ja eri paikoissa, ja niiden sekoittaminen johtaa vääriin kutsuihin lautalla.

• Potku: muodostusnesteen virtaus porausreikään. Se on edelleen mukana. Suurin osa potkuista kierrätetään mutajärjestelmän mukana muutaman tunnin sisällä, eikä kaivosta koskaan tule räjähdystä.
• Pintapuhallus: öljyn, kaasun, veden tai porausmutan hallitsematon virtaus pinnalla. Tämä on tapahtuma, jonka useimmat ihmiset kuvittelevat, ja se saavuttaa ravistimet, lautan lattian ja uutiset.
• Maanalainen puhallus: neste virtaa porakaivosta toiseen, matalapaineiseen muodostukseen pinnan saavuttamisen sijaan. Mikään ei näy porausalustalla, mikä tekee siitä vaikeimman havaittavan version ja usein kalleimman korjata.

Käytännön pointti: potku on paineongelma, puhallus on paineongelma, joka on jo vältetty esteistä. Kaikki hyvin hallinnassa on suunniteltu estämään ensimmäisestä tulemasta toista.

Mikä saa kaivon räjähtämään

Käytännössä räjähdysten taustalla on neljä perussyytä: alitasapainoinen mutapatsas, jäänyt sisäänvirtaus, viallinen paineensäätölaitteisto tai miehistö, joka ei toiminut sen mukaan, mitä instrumentit jo osoittivat.

• Mudan paino alle huokospaineen. Jos huokospaine läpäisevällä vyöhykkeellä on ennakoitua suurempi, mutapatsaan hydrostaattinen pää ei riitä pidättämään muodostumaa.
• Ei pidä reikää täynnä kompastumisen aikana. Jokainen ulos vedetty putkenjalka syrjäyttää mutaa. Jos reikää ei täytetä, hydrostaattinen paine laskee ja kaivo voi virrata ilman poraustoimintaa.
• Pyyhkäisy- ja ylijännitevaikutukset. Putken vetäminen liian nopeasti aiheuttaa tilapäisen paineen alenemisen terän alapuolelle, mikä voi vetää muodostusnestettä porausreikään.
• Menetetty liikkeeseen. Mudan menettäminen heikolle tai murtuneelle alueelle alentaa nestetasoa renkaassa ja poistaa ensisijaisen esteen.
• Matalat kaasu- ja porauskatkot. Äkillinen tunkeutumisnopeuden nousu merkitsee usein huokoista, läpäisevää vyöhykettä, jossa joskus kaasua tulee kaivoon nopeammin kuin se voidaan kierrättää ulos.
• Mekaaninen vika. Esto, joka ei sulkeudu, kulunut painintiiviste, vuotava laippa, tukkeutunut kuristin tai väärin asetettu jakotukki poistavat kaikki toisiosulun juuri silloin, kun sitä tarvitaan.
• Inhimilliset tekijät. Ohitetut kaivosporaukset, huomiotta jätetyt kaasulukemat, viivästynyt sulkeutuminen ja paine porauksen jatkamiseksi ovat toistuvia teemoja tapahtumaraporteissa.

Harvoin räjähdys johtuu vain yhdestä esineestä. Tavallinen kuvio on pieni virtaus, joka jää huomaamatta, koska mudan paino oli marginaalinen, jota seuraa este, joka ei tiivisty, kun se lopulta suljetaan.

Blowout-varoitusmerkit: Ensimmäiset kymmenen minuuttia

Potkun havaitseminen on lukemista, ei mielipidettä. Neljä indikaattoria kattaa useimmat varhaisvaroitukset, ja ne ovat hyödyllisimpiä, kun niitä katsotaan yhdessä eikä yksi kerrallaan.

Mikään näistä indikaattoreista ei ole ratkaiseva yksinään, ja oikea vastaus, kun kaksi tai useampi esiintyy yhdessä, on sama: pysäytä, sulje ja mittaa sulkemispaineet. Kymmenen minuuttia potkun vahvistamiseen on halvempaa kuin potkun tappamiseen käytetty viikko.

Kuinka paineenhallintalaitteet pysäyttävät räjähdyksen

Kaivon ohjaus toimii kolmessa tasossa, ja jokainen taso on olemassa vain siksi, että sen yläpuolella oleva voi epäonnistua.

• Ensisijainen ohjaus: mutapatsaan hydrostaattinen paine. Se on halvin este ja se, joka epäonnistuu ensimmäisenä.
• Toissijainen ohjaus: puhalluksenestopino yhdessä kuristimen ja tappoköysien kanssa. Tämä on mekaaninen este, jonka on toimittava tarpeen mukaan.
• Tertiäärinen valvonta: helpotuskaivot, dynaamiset tapit ja bariittitulpat, kun kaivoa ei voida saada takaisin hallintaan pinnalta.

Toissijaisen esteen laitteet on määritelty API-standardien mukaisesti: API 16A läpiporauslaitteille, kuten estoaineille, API 16C kuristus- ja pysäytysjärjestelmille ja API 6A kaivonpää- ja joulukuusenlaitteille. Nämä standardit ovat tärkeitä ostajille yksinkertaisesta syystä: ne määrittelevät paineluokitukset, materiaalit ja testimenetelmät, jotka määrittävät, kestääkö este 15 000 psi:ssä vai vuotaako se 5 000 psi:ssä.

Rengasmainen ehkäisy

Rengasmainen esto sulkee kumisen tiivistyselementin reiän ympärille, oli se sitten poraputki, kotelo, työkaluliitos tai ei mitään. Tämän joustavuuden vuoksi se on yleensä ensimmäinen potkun estäjä. Paremmat rengasmaiset mallit mahdollistavat putken irrottamisen suljetun elementin läpi ja nauhan pyörittämisen, mikä antaa miehistön kiertää potkua sen sijaan, että vain sulkeisi kaivon sisään.

API 16A rengasmainen puhalluksen estäjä porauskaivon hallintaan Rengasmainen BOP-tiiviste tiivistää poraputken, kotelon tai avoimen reiän ympärillä ja suljetaan yleensä ensin potkulla. Näytä tuote →

Ram Preventer

Pussin estimet ovat kova tiiviste. Putkimännät sulkeutuvat tietyn putken koon ympärillä, sokeat männät sulkevat avoimen reiän ja leikkaussylinterit leikkaavat putken ja tiivistävät kaivon. Koska tiiviste on metallitaustainen elastomeeri, joka on sovitettu kiinteään poraukseen, männät pitävät suuremman paineen kuin rengasmaiset ja pitävät ne pidempään. Tyypillinen pino yhdistää rengasmaisen päällä ja kaksi tai useampia paininsuojaa alapuolella, minkä vuoksi valinta yhden ja kahden mäntärungon välillä on mieluummin mitoituskysymys kuin mieltymys.

Double Ram BOP korkeapaineiseen kaivonpään tiivistykseen Kaksoismäntäinen puhallussuoja käyttää kahta mäntää poraputken tai kotelon ympärille tiivistämiseen, kun kaivon paine nousee epänormaalisti. Näytä tuote →

Rikastin ja tappajakoputket

Kaivon sulkeva estoaine vain siirtää ongelmaa. Rikastinsarja ohjaa, minne neste menee ja millä nopeudella se poistuu, käyttämällä säädettäviä kuristimia hienosäätöön ja positiivisia rikastimia kiinteään, ennustettavaan rajoitukseen. Tappajakoputki tekee päinvastaista työtä: se pumppaa painotettua nestettä takaisin kaivoon palauttaakseen hydrostaattisen tasapainon. Molemmat näkevät hankaavan, nopean virtauksen pysäytystoiminnon aikana, joten kuristimien, johtojen ja venttiilien eroosionkestävyys ratkaisee, kuinka kauan jakotukki pysyy käyttökelpoisena.

API 16C -rikastinsarja kaivonpaineen hallintaan Rikastinjakotukki käyttää säädettäviä ja positiivisia rikastimia säätämään, mihin kaivoneste menee ja millä nopeudella se poistetaan. Näytä tuote →

Testaus on osa estettä

Ehkäisy, jota ei ole koskaan testattu, on lupaus, ei este. Pinojen toiminta testataan tyypillisesti kaivojen välillä ja painetestataan säännöllisin väliajoin tai minkä tahansa korjauksen jälkeen käyttämällä testilaitetta itse kaivon sijaan. The BOP-testin kanto on olemassa juuri tätä tarkoitusta varten, ja sen käsitteleminen pihan varusteena turvalaitteena on yleinen ja kallis oikotie.

Underground Blowouts: Epäonnistuminen, jota et näe

Maanalaista räjähdystä on vaikeampi käsitellä, koska tavanomaiset todisteet puuttuvat: ei virtausta pinnalla, ei kuoppavahvistusta, ei selvää painemerkkiä kuristimessa. Sen sijaan saat joukon epäsuoria merkkejä.

• Menetetty tuotto, joka ei parane, tai osittaiset menetykset, jotka jatkuvat hoidon jälkeen
• Selittämättömät muutokset pumpun paineessa ja pystyputken paineessa, jotka eivät vastaa mudan painoa
• Virtaus yhdeltä vyöhykkeeltä samalla kun ruiskutetaan toiseen, joskus havaitaan offset-kaivoissa tai paineen valvonnassa
• Epänormaalit tilavuudet renkaassa, joita ei voida selittää matkalla tai siirtymällä

Maanalaisen räjähdyksen tappaminen on erilaista kurinalaisuutta kuin pintamurha. Vaihtoehtoja ovat bariittitulpan pumppaus virtausvälin tiivistämiseksi, dynaaminen tappo, joka ylittää virtauksen nopealla ja tiheällä pumppauksella, tai pahimmassa tapauksessa helpotuskaivo. Jokainen lähestymistapa riippuu siitä, että tiedetään, minne neste todella menee, minkä vuoksi painetiedot ja porausreikien tutkimukset ovat tärkeämpiä kuin nopeus ensimmäisten tuntien aikana.

Ennaltaehkäisy: Käytännön tarkistuslista

Suurin osa ehkäisystä perustuu rutiininomaiseen kuriin eikä uuteen teknologiaan. Ennen poraamista tai kompastumista kannattaa suorittaa seuraavat tarkastukset järjestyksessä.

1. Vahvista mudan paino viimeisimpien huokospaine- ja murtumisgradienttiarvioiden mukaan, älä alkuperäisen ohjelman mukaan.
2. Tarkista reiän täyttömäärät jokaisella matkalla ja vertaa niitä teoreettiseen siirtymään.
3. Rajoita laukaisunopeutta avoimessa reiässä, jotta puikkopaine pysyy marginaalissa.
4. Testaa rengas- ja paininsuojien toiminta ennen kotelon poraamista ja painetestaa pino aikataulun mukaisesti.
5. Tarkista rikastimen ja pysäytyslinjan kokoonpano ja varmista, että jakotukin venttiilit ovat oikeassa asennossa ja merkitty.
6. Varmista, että poraaja, lattiamiehistö ja mutainsinööri tietävät kaikki sulkemismenettelyn ja kuka sen soittaa.
7. Tarkista kaasulukemat ja kuoppatrendit vuoronvaihdon aikana, ei vain silloin, kun ne nousevat.

Kohdat neljä ja viisi ovat laitteita, joissa on eniten merkitystä. API 16A:n mukaan rakennettu pino, jossa on dokumentoidut testikirjat, jotka on sovitettu kaivon paineluokitukseen, poistaa luettelosta kokonaisen vikaluokan ennen ensimmäisen liitoksen poraamista.

FAQ

Kuinka kauan kestää, että potkusta tulee räjähdys?

Se riippuu sisäänvirtausnopeudesta ja kaivon geometriasta, mutta käytännöllinen ikkuna on lyhyt: minuuteista muutamaan tuntiin. Korkean läpäisevyyden kaasuvyöhykkeillä siirtyminen voi tapahtua ennen kuin miehistö on tehnyt varikkotarkistuksen, minkä vuoksi sulkutoimenpiteet on suunniteltu aloitettaviksi odottamatta vahvistusta.

Mitä eroa on puhallussuojalla ja kaivonpäällä?

Kaivonpää on pysyvä rakenteellinen rajapinta pinnalla, joka tukee kotelon kierteitä ja tarjoaa laipalliset ulostulot tuotantopuulle. Puhalluksenestopino on sen yläpuolelle pultattu väliaikainen porauspaineen ohjausjärjestelmä, joka poistetaan kaivon siirtyessä porauksesta valmiiksi. Molemmat ovat paineluokituslaitteita, mutta ne palvelevat kaivon käyttöiän eri vaiheita.

Voiko maanalainen räjähdys tappaa laitteesta?

Joskus. Bariittitulppa tai dynaaminen tappo samasta kaivosta voi toimia, kun vastaanottava muodostuma voidaan tiivistää tai kun pumppunopeudet voivat voittaa virtauksen. Jos neste kulkee vyöhykkeiden välillä tai pintalaitteet eivät pysty toimittamaan vaadittua nopeutta ja tiheyttä, helpotuskaivo on luotettava vaihtoehto.

Mikä paineluokitus minun tulee määrittää BOP-laitteille?

Määritä suurimman odotetun pintapaineen yläpuolelle marginaalilla, ei odotetulla käyttöpaineella. Arviot ovat kiinteitä askeleita, tyypillisesti 5 000, 10 000 ja 15 000 psi työpaine yhteisessä maa- ja offshore-palvelussa, ja askeleiden välinen kustannusero on paljon pienempi kuin pinon hinta, joka ei kestä sulkemista.

Bottom Line

Kaivo räjähtää, koska esteet, joiden olisi pitänyt kestää, eivät kestäneet: mutapatsas oli liian kevyt, sisäänvirtaus jäi väliin tai esto ja jakoputki eivät toimineet, kun ne vihdoin käytettiin. Havaitseminen ostaa aikaa, ja laitteet ostavat kyvyn käyttää sitä aikaa. Kaikille, jotka määrittävät tai ylläpitävät hyvin ohjauslaitteistoa, prioriteetit ovat epähohtoisia ja johdonmukaisia: oikea paineluokitus, vahvistettu API-sertifiointi, tiivisteet ja kuristimet, jotka kestävät hankausvirtauksen, ja testiaikataulu, jota todella noudatetaan.