Tải bản đầy đủ
Hệ thống ống dẫn có tác dụng dẫn dòng chất lưu tới các bộ phận của đối áp đồng thời cũng điều chỉnh áp suất dòng chất lưu tới đối áp. Hệ thống này gồm hai bộ điều chỉnh chính: một cho đối áp ngàm và van, và một cho đối áp vạn năng.

Hệ thống ống dẫn có tác dụng dẫn dòng chất lưu tới các bộ phận của đối áp đồng thời cũng điều chỉnh áp suất dòng chất lưu tới đối áp. Hệ thống này gồm hai bộ điều chỉnh chính: một cho đối áp ngàm và van, và một cho đối áp vạn năng.

Tải bản đầy đủ

Ví dụ : áp suất hoạt động của hệ thống là 3000 psi. thì bộ phận điều chỉnh sẽ
làm cho áp suất của bình tăng lên đến 3000 psi và điều chỉnh nó xuống 1500 psi cho
đối áp ngàm và van. Và nó cũng điều chỉnh xuống áp suất hoạt động của đối áp vạn
năng. Áp suất của đối áp ngàm, van, đối áp vạn năng và của bình tích sẻ hiển thị
trên đồng hồ đo (lắp trên cụm ống).
Hệ thống ống cũng có chức năng đưa chất lưu từ đối áp về các bể chứa.
III.3.5 Bể chứa
Bể chứa là một thiết bị dùng để chứa chất lưu sau khi từ đối áp trở về ở dạng
không nén.
III.3.6 Bảng điều khiển từ xa.
Bảng điều khiển được xem là xa vì nó nằm cách hệ thống tích áp một khoảng
cách nhất định. Vị trí thông thường bảng điều khiển được lắp là tại vị trí của thợ
khoan hoặc gần đường thoát hiểm. Một vài công ty đã qui định khoảng cách an toàn
cho bảng điều khiển. Có ba loại hệ thống hoạt động từ xa cơ bản là : khí, điện – khí
và loại điện – thủy lực.

Hình 4.22 Bảng điều khiển của thợ khoan
III.3.7 Những yêu cầu chung đối với hệ thống điều khiển.

- Công suất của bình nạp và máy bơm phải đủ cho hệ thống đối áp.
- Giữ được áp suất và không bị rò rỉ hoặc bơm vượt áp.
- Các máy bơm được thiết kế để nạp chất lưu cho bình tách trong một khoảng
thời gian phù hợp và duy trì quá trình nạp trong suất quá trình chống phun.

Ngoài những yêu cầu chung trên, các hãng sản xuất còn có những yêu cầu riêng
khác cho hệ thống điều khiển nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình hoạt động và
hiệu quả.

Hình 4.23 Hệ thống điều khiển đối áp
Các bộ phận trong thiết bị chống phun đều hoạt động trên nguyên lý thủy lực,
đó là do sự di chuyển lên hoặc xuống, trước hoặc sau của piston. Do đó chức năng
của hệ thống kiểm soát là điều chỉnh chất lưu tới các mặt phù hợp của piston để
đóng hoặc mở đối áp.
Khi khoan trên đất liền, các giàn tự nâng hoặc các giàn cố định, việc điều khiển
đối áp thì rất dễ dàng nhờ việc gộp các chức năng của đối áp tới một nguồn thủy lực
đặt ở một vị trí an toàn cách xa đầu giếng. Việc điều khiển đối áp được thực hiện
thông qua các ống dẫn thủy lực lớn nối từ cụm điều khiển thủy lực tới các cổng
đóng và mở trên thân đối áp.

Hệ thống này giảm thiểu tối đa số lượng van kiểm soát cần dùng để điều chỉnh
chất lưu thủy lực tới cụm đối áp. Đồng thời nó cũng cho phép chất lưu thủy lực
quay trở lại cụm điều khiển thủy lực để phục vụ cho lần đóng, mở tiếp theo.
Trong công tác khoan trên biển, để phòng ngừa từ xa và nâng cao tính an toàn,
cụm đối áp có thể được đặt ở đáy biển.Bộ đối áp này thì lớn hơn và phức tạp hơn so
với bộ đối áp đặt trên giàn. Trong trường hợp này, việc điều khiển thủy lực trực tiếp
là rất khó vì đường thủy lực nối từ cụm đối áp tới bề mặt là rất dài và lớn. Ngoài ra,
thời gian đóng, mở đối áp khi có xuất hiện sự cố phun là lâu và không thể chấp
nhận được. Mặt khác, đường thủy lực quá dài cũng gây nên hiện tượng tổn hao áp
suất trên ống dẫn, một nguyên nhân có thể làm cho đối áp không đóng được do
không đủ áp suất cần thiết.
Để giải quyết vấn đề này, hệ thống điều khiển gián tiếp đã được nghiên cứu phát
triển thêm. Hai loại hệ thống điều khiển kiểu này hay dùng là : Loại thủy lực và loại
kết hợp thủy lưc – điện.
Hệ thống điều khiển thủy lực gián tiếp : Kích thước của hệ thống này giảm
xuống là do sự phân chia chức năng thành hai phần chính.
- Chuyển năng lượng thủy lực xuống BOP thông qua những ống dẫn có
đường kính lớn.
- Chuyển tín hiệu điều khiển xuống van kiểm soát thông qua những đường
dây cáp nhỏ. Những van kiểm soát này sẽ điều khiển trực tiếp các hoạt động đóng
mở của đối áp.
Van kiểm soát được đặt ở bộ điều khiển trên cụm đối áp. Thông thường có hai
bộ điều khiển nhằm mục đích dự phòng trong trường hợp hỏng hóc.
Chất lưu thủy lực dùng để điều khiển cụm BOP sẽ không được thu hồi trở lại,
nó sẽ được xả ra biển thông qua các van kiểm soát. Để thu hồi chất lưu thủy lực
chúng ta sẽ phải bố trí thêm các ống dẫn, điều này là không cần thiết đối với những
thiết bị đặt ở sâu đưới đáy biển như thế này.
- Hệ thống kết hợp thủy lực – điện : khi khoan ở những vùng nước sâu hơn,
việc kiểm soát cụm BOP sẽ gặp những rắc rối lớn trong thao tác và thời gian đóng
mở. Để khác phục khó khăn này người ta thay thế các van kiểm soát đường thủy lực
bằng các cáp điện. Những cáp điện này sẽ điều khiển các van xung điện. Van xung
điện sẽ gửi tín hiệu thủy lực tới các van kiểm soát tương ứng, van kiểm soát sẽ được
khởi động và điều chỉnh nguồn thủy lực tới đóng hoặc mở cụm BOP.

- Hệ thống âm. Ngoài hai hệ thống điều khiển trên, người ta còn trang bị thêm
một hệ thống dự phòng, hệ thống kiểm soát bằng tín hiệu âm. Về nguyên lý hoạt
động chung cũng giống như hai hệ thống trên, nhưng ở đây các tín hiệu điện hoặc
thủy lực gửi tới van kiểm soát sẽ được thay thế bằng tín hiệu âm. Nói chung, nó chỉ
được sử dụng trong trường hợp tuyệt đối khẩn cấp.

. Hình 4.24 Hệ thống điều khiển bằng âm
Sau đây chúng ta sẽ đi sâu vào nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống điều khiển thủy
lực gián tiếp..

Hình 4.25 Cụm điều khiển cụm đối áp dưới biển
III.3.7
III.3.7 Hệ thống điều khiển đối áp dưới biển
III.3.7.1 Giới thiệu chung
Chất lưu đùng để điều khiển đối áp đóng hoặc mở được phân phối từ cụm năng
lượng thủy lực theo sự điều khiển của cụm ống phân nhánh kiểm soát thủy lực
trung tâm. Nó gồm có các van để điều chỉnh áp suất tới các van kiểm soát ở bộ điều
chỉnh (ở đáy biển). Cụm ống phân nhánh kiểm soát trung tâm có thể được điều
khiển từ xa thông qua một bộ kích hoạt được đặt ở bảng điều khiển (thường đặt ở
trên giàn) hoặc ở một bảng điều khiển (đặt ở những vùng an toàn). Hệ thống này có
thể có vài bảng điều khiển nhỏ nếu muốn. Một nguồn điện có lắp pin dữ trữ sẽ cung
cấp điện một cách độc lập tơi bảng điều khiển nhờ cụm ống phân nhánh kiểm tra.
Chất lưu kiểm soát sẽ được phân phối xuống bộ điều khiển dưới biển thông qua
những ống mềm riêng biệt . Sẽ có hai bó ống mềm riêng biệt và hai bộ điều khiển
riêng biệt. Các bó ống mềm này được chứa trong hai tang cuộn. Mỗi cái sẽ được
trang bị các ống phân nhánh điều khiển bằng tay đặc biệt. Các bó ống mềm được
thả thông qua hai ròng rọc xuống tới bộ điều điều khiển.

Khi có yêu cầu sữa chữa, các ống mềm cùng với bộ điều khiển sẽ được tháo ra
độc lập với bộ đối áp. Trong một vài loại hệ thống kiểm soát, các ống mềm được
lắp vào cùng với ống bao để bảo đảm độ bền và giảm độ bền mỏi cho đầu nối mềm.
Bảng điều khiển vẫn được lắp vào dây cáp nhằm mục đích có thể thu hồi dễ dàng.
với thiết kế như vậy nó có nhược điểm là cần nhiều đầu nối mềm ngầm, nhưng có
ưu điểm là không cần điều chỉnh ống mềm khi bảng điều khiển được kéo lên.
III.3.7.2 Cụm năng lượng thủy lực
Cụm này gồm có máy bơm cao áp, hệ thống trộn và cụm tích áp.

- Hệ thống trộn
Cụm năng lượng thủy lực cung cấp chất lưu kiểm soát cho toàn bộ hệ thống
kiểm soát. Nó gồm có nước, dầu có thể hòa tan và glycol ( chống đông ) máy nén
khí và nguồn cung cấp điện. Hai thùng chứa dầu và glycol sẽ tự động hòa trộn với
thùng chứa nước để tạo thành chất lưu kiểm soát. Sau đó hỗn hợp này sẽ được chứa
trong một thùng chứa lớn hơn. Do khi hệ thống hoạt động chất lưu được xả trực
tiếp xuống đáy biển nên yêu cầu loại dầu này cần phải được phân hủy hoàn toàn.
Ngoài ra các chất chống ăn mòn và ức chế vi khuẩn cũng được hòa trộn vào thùng
nước.
Tỷ lệ hỗn hợp chuẩn được duy trì bởi một máy bơm thủy lực dùng khí, một bộ
điều chỉnh áp suất nước, hai van kích hoạt môto và thiết bị chỉ báo tốc độ dòng
chảy. Bộ ngắn mạch được sử dụng để kiểm soát mực chất lưu trong thùng và đảm
bảo luôn cung cấp đầy đủ cho hệ thống kiểm soát.

- Máy bơm cao áp.
Những máy bơm này dùng để đẩy chất lưu tới các bình tích áp. Các nguồn điện
và khí nén luôn được sẵn sàng. Trong trường hợp bình thường máy bơm điện sẽ
được sử dụng, máy bơm khí chỉ được sử dụng trong trường hợp khẩn cấp, khi máy
bơm điện hỏng hóc.

- Bình tích: Dùng để chứa chất lưu phục vụ cho công tác kiểm soát.
III.3.7.3 Ống mềm

Nó dùng để chuyển tất cả chất lưu và tín hiệu điều khiển từ trên mặt xuống bộ
điều khiển. Tang cuộn được sử dụng để nâng và đảm bảo sự chắc chắn cho ống
mềm. Ngoài ra, các đèn đặc biệt sẽ được gắn trên bó ống mềm theo những khoảng
cách nhất định dọc theo chiều dài ống bao.

Hình 4.27 Hệ thống điều khiển
III.3.7.4 Bộ điều khiển ở đáy biển
Nó gồm có 3 bộ phận chính: Vai đỡ phía trên, vai đỡ phía dưới và các van. Chất
lưu điều khiển sẽ đi vào bộ điều khiển thông qua hộp nối và nó sẽ đi tới van SPM
hoặc là một trong hai bộ điều chỉnh ( một cho đối áp ngàm và một cho đối áp vạn
năng ). Khi van kiểm soát SPM được kích hoạt, nó sẽ cho phép chất lưu chảy qua và
tới một trong các cổng thoát và vào trong vai đỡ phía trên rồi xuống vai đỡ phía
dưới rồi qua van hình thoi tới các piston.

Hình 4.28 Bộ điều kiển dưới biển
Các bộ phận làm kín sẽ đảm bảo chất lưu không bị thoát ra ngoài khi tuần hoàn
qua nhiều bộ phận khác nhau. Sự nén chặn của ba bộ phận vào vai đỡ phía dưới
được thực hiện nhờ một khóa thủy lực.

Chương 4 . Kiểm soát giếng từ tàu khoan
IV.1 Kiểm soát giếng từ giàn nổi
Kiểm soát giếng trên giàn nổi có thể là vấn đề đặc biệt hiện tại, không gặp trên
đất liền hoặc sửa chữa dưới giàn. Các vấn đề đó được tóm tắt dưới đây.
Sự phát hiện xâm nhập là khó khăn do sự chuyển động của tàu. Xung động
dung dịch trong dòng chảy hoặc sự chuyển động chất lưu trong bể chứa dung dịch
có thể phát hiện dòng chảy nhỏ trong giếng là rất khó khăn.
Gradient nứt vỡ là chức năng của áp suất đất đá phủ trên và áp suất chất lưu
vỉa. Chiều sâu nước làm tăng áp suất đất đá phủ trên hiệu dụng, khi đo từ sàn khoan
sẽ giảm, do đó áp suất cần thiết để nứt vỡ vỉa cũng giảm với chiều sâu nước. Tăng
độ sâu nước làm giảm áp suất chênh lệch giữa trọng lượng dung dịch cần thiết để
kiểm soát áp suất vỉa và áp suất làm mất thành hệ.
Xem hình 5.1, cột ống chống được đặt cách RKB 6000 ft. Trọng lượng dung
dịch 12 ppg cần thiết để phù hợp trên cân bằng tại 8000 ft. Nứt vỡ đá là 0.79 psi/ft.
Nếu xâm nhập xảy ra, áp suất tối đa mà không tổn thất (MAASP) trên van xả tại bề
mặt có thể là 996 psi.

Trọng lượng dung dịch = 12 ppg = 0.624 fsi/ft
Gradient nứt vỡ của đá = 0.79 psi/ft
MAASP = 6,000’ x (0.79 – 0.624) = 996 psi
Hình 5.1 Giàn đất liền, MAASP
Xem hình 5.2, chiều sâu nước 900 ft, cùng
chiều sâu chân ống chống và gradient nứt vỡ,
dung dịch 12 ppg có thể đưa ra áp suất van xả
bề mặt tối đa là 624 psi.

Nước biển 0.465 psi/ft
Trọng lượng dung dịch = 12 ppg
= 0.624 psi/ft
Gradient nứt vỡ đá = 0.79 psi/ft
x

MAASP = [(900’ x 0.465) + (5000’
0.79)] – (6000’ x 0.624)
= 624 psi

Hình 5.2 Giàn nổi, MAASP

Xem hình 5.3, ở độ sâu nước 2970 ft, cùng chiều sâu chân ống chống và
gradient nứt vỡ. Nó không thể tuần hoàn trọng lượng dung dịch 12 ppg mà không
tổn thất. Dung dịch 12 ppg có thể không đưa ra kết quả dung sai cho phép, vì nó gần
như bằng với áp suất cần thiết để nứt nẻ thành hệ.