Территория «НЕФТЕГАЗ». 2020; : 36-40
Перспективы использования модернизированных сильфонных гидроаккумуляторов в системах гидроуправления противовыбросовым оборудованием морской буровой установки
Аннотация
При бурении морских скважин существует большая вероятность возникновения аварийных ситуаций, вред от последствий которых может быть весьма значительным. Поэтому необходимо обеспечить надежную эксплуатацию всех систем, участвующих в работе. Основным видом оборудования, обеспечивающим безопасную работу при бурении и разработке морских скважин, является противовыбросовое оборудование, в частности превенторы, контроль за работой которых обычно осуществляется при помощи станций гидравлического управления. В статье представлена новая система обеспечения надежной работы станции гидравлического управления противовыбросовым оборудованием морской буровой установки.
Повышение надежности станции обусловлено модернизированной конструкцией сильфонного гидроаккумулятора, способного выдерживать высокое давление при высокой чувствительности к его перепадам. Основная задача гидроаккумуляторов состоит в том, чтобы обеспечить противовыбросовое оборудование силой закрытия с помощью предварительно заряженной в гидроаккумуляторы рабочей жидкости. В статье приведена схема управления системой противовыбросовых превенторов с включением в нее гидроаккумулятора.
Представлена также конструкция гидроаккумулятора, которая за счет особенностей эффективного распределения напряжений на дополнительные эластомерные упругие элементы позволит повысить ресурс сильфона как одной из наиболее значимых деталей гидроаккумулятора, а также сделает его менее зависимым от экстремальных условий эксплуатации при морском бурении.
Проведено компьютерное моделирование процессов нагружения сильфона и эластомерных упругих элементов гидроаккумулятора в программном пакете SolidWorks. По результатам моделирования установлено, что при добавлении эластомерных упругих элементов в конструкцию гидроаккумулятора снизится нагрузка на сильфон, что позволит сократить число отказов сильфонного гидроаккумулятора и работать в системах с более высокими давлениями.
Список литературы
1. Пармухина Е.Л. Развитие рынка морских буровых установок в России // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 3. С. 30–33.
2. Муленко В.В., Сапрыкина К.М. Экологические и экономические риски разработки морских нефтегазовых месторождений Крайнего Севера // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 2. С. 94–99.
3. Штенгауэр О.В., Шендалева Е.В. Особенности оценки риска при добыче нефти на морских платформах // Динамика систем, механизмов и машин. 2016. № 1. С. 404–410.
4. API Standard 53. Well Control Equipment Systems for Drilling Wells. 5th ed. Washington: American Petroleum Institute, 2019.
5. Петровский Э.А, Башмур К.А., Терасмес К.С. Повышение надежности клапанных предохранительных устройств методом резервирования элементов системы // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2018. № 5. С. 5–10.
6. Terasmes K.A., Petrovsky E.A., Bashmur K.A. et al. Pulse Safety Device with Adaptive Controller for Technical Systems with High Reliability Requirements // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1515. No. 4. 042102.
7. Holand P., Rausand M. Reliability of Subsea BOP systems // Reliability Engineering. 1987. № 19. P. 263–275.
8. Holand P. Offshore Blowouts Causes and Control. Houston: Gulf Publishing Company, 1997. 176 p.
9. Mir-Rajabi M., Amani M. Possible Alternatives for Deep-Water Gas Charged Accumulators // Advances in Petroleum Exploration and Development. 2012. Vol. 3. No. 2. P. 31–41.
10. Петровский Э.А., Башмур К.А., Терасмес К.С. Оценка конструктивного риска элементов клапанных систем в условиях экстремальной эксплуатации // Вестник Брянского государственного технического университета. 2018. № 8 (69). С. 46–54.
11. Coakley K.L. Bellows Accumulators for 8000 PSI Hydraulic Systems // SAE Technical Paper. 1985. 851914.
12. Сильфонный гидроаккумулятр: пат. RU 2694102 C1, МПК F15B 1/10 / К.А. Башмур, К.С. Терасмес, Э.А. Петровский; патентообладатель ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»; № 2019100971; заявл. 10.01.2019; опубл. 09.07.2019, Бюл. № 19. 12 с.
13. Бурцев К.Н. Металлические сильфоны. Л.: Машгиз, 1963. 159 с.
14. Андреева Л.Е. Сильфоны. М.: Машиностроение, 1975. 161 с.
Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2020; : 36-40
Prospects for Using Modernized Bellow Accumulators in Hydraulic Control Systems for Blowout Prevention Equipment of Offshore Drilling Rigs
Abstract
As offshore well drilling holds a high probability of emergency situations and a relatively greater potential harm from their consequences, reliable operation of all the systems involved in the operation shall be ensured. The main type
of equipment ensuring safe operation during drilling and development of offshore wells is blowout prevention equipment and, in particular, blowout preventers. Blowout preventers are usually controlled by hydraulic control stations. The paper describes a new system for ensuring reliable operation of hydraulic control stations for blowout prevention equipment of offshore drilling rigs.
Station reliability improvement is based on the modernized design of the bellows accumulator, able to withstand significant pressures and having a high sensitivity to pressure differences due to its design. The main purpose of bellow accumulators is to provide a closing force to blowout prevention equipment by means of a hydraulic fluid pre-charged into bellow accumulators. The blowout preventer control system with a hydraulic accumulator is described.
The paper also describes an accumulator design having the effective distribution of stresses on extra elastomeric flexible parts, which allows increasing the operating life of bellows being one of the most critical parts of the accumulator, and will also make it less dependent on the extreme operating conditions of offshore drilling.
SolidWorks software package was used for computer simulation of loading processes working on bellows and elastomeric flexible parts of the accumulator. Simulation results showed that by adding elastomeric flexible parts to the accumulator design, the load on bellows decreases allowing to reduce the number of bellows accumulator failures, as well as allowing to be used in systems with higher pressures.
References
1. Parmukhina E.L. Razvitie rynka morskikh burovykh ustanovok v Rossii // Territoriya «NEFTEGAZ». 2016. № 3. S. 30–33.
2. Mulenko V.V., Saprykina K.M. Ekologicheskie i ekonomicheskie riski razrabotki morskikh neftegazovykh mestorozhdenii Krainego Severa // Territoriya «NEFTEGAZ». 2016. № 2. S. 94–99.
3. Shtengauer O.V., Shendaleva E.V. Osobennosti otsenki riska pri dobyche nefti na morskikh platformakh // Dinamika sistem, mekhanizmov i mashin. 2016. № 1. S. 404–410.
4. API Standard 53. Well Control Equipment Systems for Drilling Wells. 5th ed. Washington: American Petroleum Institute, 2019.
5. Petrovskii E.A, Bashmur K.A., Terasmes K.S. Povyshenie nadezhnosti klapannykh predokhranitel'nykh ustroistv metodom rezervirovaniya elementov sistemy // Oborudovanie i tekhnologii dlya neftegazovogo kompleksa. 2018. № 5. S. 5–10.
6. Terasmes K.A., Petrovsky E.A., Bashmur K.A. et al. Pulse Safety Device with Adaptive Controller for Technical Systems with High Reliability Requirements // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1515. No. 4. 042102.
7. Holand P., Rausand M. Reliability of Subsea BOP systems // Reliability Engineering. 1987. № 19. P. 263–275.
8. Holand P. Offshore Blowouts Causes and Control. Houston: Gulf Publishing Company, 1997. 176 p.
9. Mir-Rajabi M., Amani M. Possible Alternatives for Deep-Water Gas Charged Accumulators // Advances in Petroleum Exploration and Development. 2012. Vol. 3. No. 2. P. 31–41.
10. Petrovskii E.A., Bashmur K.A., Terasmes K.S. Otsenka konstruktivnogo riska elementov klapannykh sistem v usloviyakh ekstremal'noi ekspluatatsii // Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2018. № 8 (69). S. 46–54.
11. Coakley K.L. Bellows Accumulators for 8000 PSI Hydraulic Systems // SAE Technical Paper. 1985. 851914.
12. Sil'fonnyi gidroakkumulyatr: pat. RU 2694102 C1, MPK F15B 1/10 / K.A. Bashmur, K.S. Terasmes, E.A. Petrovskii; patentoobladatel' FGAOU VO «Sibirskii federal'nyi universitet»; № 2019100971; zayavl. 10.01.2019; opubl. 09.07.2019, Byul. № 19. 12 s.
13. Burtsev K.N. Metallicheskie sil'fony. L.: Mashgiz, 1963. 159 s.
14. Andreeva L.E. Sil'fony. M.: Mashinostroenie, 1975. 161 s.
