Гидравлические системы управления превенторами

Все превенторы и основные задвижки устьевого оборудования оснащены гидравлическими системами управления и функционируют по принципу гидравлического домкрата двойного действия. Каждый превентор требует отдельного управления открытием и закрытием. Их работа определяется наличием такого запаса жидкости под давлением, который в любой момент обеспечивает закрытие или открытие превенторов.

Следует учитывать:

• · необходимый объем жидкости для реализации ряда функций превенторов в случае срочной необходимости;
• · необходимое давление для получения надежной герметичности;
• · необходимое время для закрытия превенторов.

Необходимо знать:

• · состав комплекса превенторов;
• · последовательность операций по управлению превенторами для расчета:
• · требуемый объем рабочей жидкости, Vт;
• · общий объем баллонов, Vз;
• · количество баллонов;
• · емкости атмосферного резервуара;
• · производительность каждого насоса.

В таблице 4.1 представлены требуемые характеристики для закрытия, открытия превенторов различных конструкций, их модификации и примерная компоновка.

Таблица 4.1 — Сведения о рабочих характеристиках превенторов.

Последовательность работы превенторов: — закрытие; - открытие полной сборки (насосы остановлены); - закрытие.

Гидромеханическая задвижка на дроссельной линии будет задействована при каждом случае и объем для закрытия или открытия будет равняться 0,0038 м³ (1 галлон).

Стандарт АНИ рекомендует не опускаться ниже 8,5 МПа (1200 фунт/ кв. дюйм) (но некоторые операции могут потребовать более высокого значения). Эта минимальная величина соответствует остаточному давлению в конце требуемой последовательности операций По определению, полезный объем Vп составляет Vп. = V2 — V1.

По закону Мариотта, получаем: Р1 V1 = Р2 V2 = P3 V3.

V2 = Р3 V3/P2 и VI = Р3 V3/P1.

Полезный объем Vп = V2 — V1 = P3 V3/P2 — Р3 V3/P1 = V3(P3/P2 — P3/P1).

Vп=V3 (1000/1200 — 1000/3000) = V3/2,.

если P1 = 21 МПа (3000 фунт/ кв. дюйм), Р2 = 8,5 МПа (1200 фунт/ кв. дюйм), а Р3 =, 7 МПа (1000 фунт/кв. дюйм).

Ограничение по стандарту АНИ RP16E.

При отключенных насосах аккумуляторные ёмкости должны соответствовать двум условиям:

• · закрытие всех превенторов с нулевым давлением под ПВО и запасом объема 50%;
• · после закрытия превенторов остаточное давление должно превышать минимальное расчетное давление, чтобы была возможность закрытия любого плашечного превентора (за исключением превентора со срезными плашками) с рабочим давлением ОП.

Определение требуемого объема рабочей жидкости (Vt).

Объем для закрытия:

УVзi = 17,98 + 5,8 + 10,9 + 5,8 = 40,43 галлонов (0,153 м3).

Объем для открытия;

УVоi = 14,16+5,4+ 10,5+ 5,4 = 35,46 галлонов (0,134 м3).

Необходимый объем Vт:

Vт = 40,48Ч2 + 35,46 + 3= 119,42 галлона = 120 галлонов (0,454 м3).

Определение общего объема емкостей Примем за V3 объем предварительной зарядки баллона (обычно в соответствии с правилом АНИ давление будет 7 МПа (1000 фунт/ кв. дюйм) ± 10%.

При рабочем давлении аккумуляторной установки Р1 (обычно 21 МПа (3000 фунт/ кв. дюйм)) этот объем составит V1.

При минимальном рабочем давлении Р2 соответствующий объем будет V2.

В этих условиях полезный объем по емкостям соответствует половине объема V3 (объем, занимаемый газом в условиях предварительной зарядки). Для стандартной емкости на 11 галлонов считается, что объем азота составляет V3 = 10 галлонов, откуда Vп = 5 галлонам.

Обоснование числа баллонов Зная «полезный объем емкости и объем V3, как указано выше число емкостей будет.

Nб = Vт/Vп В приведенном примере для стандартных емкостей на 11 галлонов минимальное количество баллонов Nб составит.

Nб = 120/5 = 24 баллона Примечание: Стандарт АНИ RP16E требует, чтобы в случае аварии с емкостью или распределителем потери были не больше 2.5% от общего объема системы.

Определение объема атмосферного резервуара По правилам АНИ, минимальный объем резервуара равняется двойному полезному объему установки.

Таким образом, если баллоны разряжаются от давления 21 МПа до 8,5 МПа (от 3000 до 1200 фунт/ кв. дюйм), резервуар может принять требуемый объем, в то же время, если необходимо заполнить емкости от давления 8,5 МПа до 21 МПа (от 1200 до 3000 фунт/ кв. дюйм), рабочая жидкость имеется в достаточном количестве.

В нашем примере минимальный объем резервуара составляет 240 галлонов.

Обоснование производительности насосов Комплекс, насосной системы аккумуляторной станции должен заполнять баллоны от давления предварительной зарядки до рабочего давления установки максимум за 15 минут. В стандартных условиях (предварительная зарядка до 7 МПа (1000 фунт/ кв. дюйм), рабочее давление 21 МПа (3000 фунт/ кв дюйм)), следовательно, необходима подкачка 2/3 общего объема емкостей, то есть в нашем примере производительность составит;

Q=V3 Ч 24 Ч 0,67 / 15 = 240 Ч 0 67 / 15 = 10.72 гал/мин.

Каждая насосная система должна обеспечивать, при неработающих аккумуляторных баллонах, закрытие всех превенторов, исключая дивертер, при минимальном диаметре используемых труб и открытие главной боковой задвижки. Эта операция должна продолжаться не более 2 минут при одновременном сохранении достаточного остаточного давления для обеспечения герметичности затрубного пространства.

В нашем примере это выражается следующим образом:

• — минимальная производительность насосной системы для данного комплекса:
• (17,98 галлона + 1 галлон)/2 мин = 18.98 галлона/ 2 мин = 19 галлонов/ 2 мин = 9,5 гал/мин

Примечание: тот же расчет должен быть выполнен для затрубного пространства 20″, если используется сборка 20″, что дает:

Объем закрытия универсального превентора Hydril 20−¾″ MSP; 31,05 галлона.

Объем, который принимают в расчете: 31,05 + 1 = 32 галлона, следовательно, производительность насосов составит: 32 / 2 = 16 гал/мин.