英语原文共 90 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
海底BOP剪切闸板防喷器的可靠性评估
Jarand FKlingsheim
海底技术
提交日期：2015年6月
主管：IPK联合主管Anne Barros：Marvin Rausand，IPKAsbjoslash;rnAndersen，ExproSoft AS
生产和质量工程部
提交日期：2015年6月
挪威科技大学
前言
该项目是TPK4950课程的一部分——可靠性，可用性，可维护性和安全性，硕士论文。 这是2015年春季学期执行的。这个课程是挪威科学与技术大学海底技术硕士学位课程的强制性的的一部分技术（NTNU）。
这个项目的任务描述是与挪威科学与技术大学的Marvin Rausand教授和Exprosoft的阿斯比约恩安徒生共同完成的。Exprosoft的安徒生已经通过作者在Exprosoft的夏季实习联系上了。
本文的读者应当具有海底技术学生的可靠性和石油勘探和开采的一般知识水平。
特隆赫姆，2015年6月10日
JarandFoldoslash;yKlingsheim
承认
我想感谢Marvin Rausand教授的帮助和指导。我和我的同伴们都已经注意到他为我们奉献的时间和精力，并且都非常感谢。
我还要感谢Anne Barros教授当Marvin Rausand在四月底退休后作为主管加入。
我想感谢ExproSoft AS的阿斯比约恩安徒生对他作为主管时提供的帮助。 他高兴地分享对防喷器可靠性的丰富经验和理解。
我也感谢ExproSoft AS的每个人让我坐在办公室里工作。
最后，我要感谢我的同学们提供的卓有成效的讨论和一次伟大的研究环境。
执行摘要
本报告的目的是评估盲剪闸板（BSR）的可靠性。在Macondo事件中盲切闸板封闭油井失败证明了重新评估当前BSR设计能力的必要性。
在本报告中，介绍了在Macondo事件中所使用的海底防喷器系统。功能、子系统和分类。
提供了Cameron设计的BSR的详细描述。 该功能通过四种可能的操作情况进行描述。
挪威大陆架和美国墨西哥湾地区对BSR的标准和规范进行了描述和讨论。当前的几个弱点已经在如今的要求和规定被确认了：在某些情况下发现的措辞不鼓励对BSR设计采取谨慎的做法;BSR的测试在理想和非现实的条件下进行;联邦法规要求安装无人和自动剪切系统在防喷器上，但不必武装。
美国法规的变化可能是由于安全和环境执法局提出的一项规定。与BSR相关的是以下建议的更改：
bull;第三方在所有生命阶段验证防喷设备。
bull;剪切时需要剪切闸板能够使钻杆居中。
bull;将API 53纳入法规。
bull;纳入其他标准，如API 6A，API 16A，API 16C，API 16D和API 17D。
bull;改进和一致的测试频率。
bull;失败和接近错过的报告
所提出的改变有可能消除当前BSR的一些弱点。然而，在提议的变更中也存在缺陷：仍然会有太多标准以咨询重叠和不一致的信息;规则应该对于BSR应该能够剪切的哪种管件要更加严格。
当前BSR概念中的弱点在故障模式，影响和严重性中被识别分析。 讨论BSR能力研究的结果并与结果进行比较。
分析在5个不同的BSR功能上执行。确定了两个失败原因具有高度的危险性;钻杆压缩;和偏置/弯曲钻杆。这两个原因都是在激活BSR自动剪切的场景中识别。
MCS Kenny和WEST Engineering进行的研究确定了延展性和延展性钻杆和弯曲钻杆的强度是BSR失效的潜在来源。
描述了两起涉及BSR故障的重大事故。 1979年Ixtoc 1事件发布310万桶石油，而2010年Macondo事件花费了11条生命，完全丧失了一条钻井平台发布了490万桶石油。在这两起事故中，BSR都未能剪断钻杆，然后密封井筒。 1979年，一台工具接头位于剪切机上防止BSR剪切的路径。 2010年，管道弯曲成管道被放置在BSR的剪切区域之外。
关于BSR性能的研究受限于有限的可用数据。使用的数据是部分来自分析日常钻探报告，部分来自广泛的新闻搜索媒体。建议建立一个联合行业数据库，以便更好地记录海底防喷器和BSR性能。
En-Tegrity是一种新的BSR概念。它与常规有三个主要区别百叶窗剪切压头：它利用井筒压力来帮助剪切;闸板被拉而不是被推动;它有金属对金属的密封。
来自DNV RP-A203的所有工艺步骤，这是行业认可的新标准认证准则技术，是En-Tegrity概念描述和执行的。这些步骤是制定的这样大多数新的BSR概念可能会随之而来。
这个过程的重点是建立审慎的测试。建议执行一个模拟和测试相结合，以确保成本效益而不影响可靠性的BSRs。
确保测试涵盖所有可能的具有挑战性的场景，影响剪切的因素功能分为四类。类别的组合涵盖所有考虑因素场景。理想的情况是，对于每个相关的管子，所有的组合应该多次测试由于成本高昂，这被认为是不现实的。
作者通过评估可以省略的组合来减少组合的数量。它也建议首先进行演绎，以进一步评估是否可以省略其他人。
摘要
本报告的目的是评估绝缘刀具的可靠性，称为盲剪（BSR）。在2010年曼彻斯特事故期间BSR失败后，有人问了一个问题由今天的BSR设计的可靠性。
在这份报告中，海底排气阀系统（BOP）是根据该系统进行描述的这在Macondo事故中正在使用。海底排气阀的特点，子系统和分类被描述。
提供了基于Cameron设计的BSR的详细描述。 BSR的功能通过四种可能的操作情况来描述。
BSR在挪威大陆架和墨西哥美国地区的标准和规定被描述和讨论。已经确定了几个弱点。措辞鼓励在某些情况下不适合采用BSR设计的合理方法。测试在理想和不现实的情况下进行
美国联邦法规要求安装无人和自动剪切系统排气阀系统，但不要求它们配置为自动启动。预计由于提议的变更将削减美国的监管框架最近出台了安全和环境执法局。
以下更改是相关的对于BSR：
bull;排气阀设备的第三方验证。
bull;BSR通过切割对钻杆进行对中的要求。
bull;将API 53纳入法规。
bull;包含API 6A，API 16A，API 16C，API 16D和API 17D等其他标准。
bull;测试更一致的频率。
bull;失败和接近事故报告。
拟议的变化有可能消除当今BSR的一些弱点。但是，这个拟议的规则也是缺乏的。仍然会有太多的标准咨询并重叠部分提供不一致的信息。法规应该另外，对于什么类型的管BSR应该能够切割更加严格。今天的BSR概念中的弱点在错误模式，效应和关键性分析中被识别。讨论BSR研究的结果并与分析结果进行比较。
第1章介绍
2010年4月，美国墨西哥湾Macondo勘探区的一个井井有条地升级成了一个灾难性的井喷。 11人丧生，完全丧失了钻井平台和海洋环境因释放4,900万桶石油而受到严重污染。事故是石油和天然气行业史上最大的海上意外溢油事故。
事故发生后，多项调查报告已经公布。其中普通的的因素是海底防喷器（BOP）的失效以及盲剪闸板（BSR）。专家报告显示，BSR未能切断钻杆激活时密封井。
Parallels可能会被吸引到1979年以前最大的石油泄漏事件Ixtoc 1，也是在墨西哥湾
墨西哥。同样这次BSR由于工具接头穿过剪切路径而失败。
新的BSR概念正在进入市场，声称提供解决方案问题。然而，他们不仅要处理以前经历过的情况，而且至关重要所有可能的和可能的情况。如果我们确定的话，这必须经过测试和记录这样的事故不会再发生。
启发创新设计审慎设备的程序是可取的。
本文将调查当前BSR设计中的弱点。然后研究如何新的BSR设计应合格执行。
评估BSR能力的最显着的研究是MCS Kenny的三项研究。他们有分析钻杆级别的影响，并通过分析挑战井控情况和模拟。
今天有关于设计，性能要求的标准和规定并测试BSR。 API 53从推荐做法升级到标准职位Macondo，现在是美国墨西哥湾BSR的主要行业标准。
DNV于2011年发布了新版DNV RP-A203认证新指南。它是行业领先的指南，并且是海上设备的通用标准。 没有具体的国际收支和BSR指南。
自2000年初以来有关剪切撞击能力的研究指出存在问题与剪切撞击能力有关，特别是BSR。 Macondo事件表明，当所有其他都失败时，BSR也会失败。 为了确保最终的屏障钻井，按需执行，BSR的弱点必须理解和谨慎的资格必须是优先事项。
1.1目标
这位硕士论文的主要目标是：
1.开展并记录文献调查以揭示海底剪切闸板防护器的作用在钻井事故中
2.指定典型的海底剪切升降器的功能和可靠性要求
3.确定并讨论当前海底剪切闸板预防器概念的弱点
4.概述新的海底剪切闸板预防概念的资格程序
5.新型海底剪切闸板防喷器概念的性能可靠性评估
1.2限制
本研究仅限于BSR：
bull;海底防喷器
bull;深水井（gt; 600米）
bull;钻井作业
bull;在挪威大陆架和美国墨西哥湾进行作业
正在研究的剪切夯将限于Cameron剪切夯，因为它们是最常见的并用于马孔多事件。
划定范围主要侧重于功能性能。剪切闸板将是视为一个系统，由锁定装置，活塞和滑块等子系统组成。该子系统的组成部分将不被讨论。
缺乏关于新BSR概念的可用信息限制了En-Tegrity的分析概念到概念分析。
1.3方法
本文采用的方法是文献研究和分析相结合。目标1和2将完全通过文献研究完成。目标3将完成主要通过分析，但与该主题上的文献进行比较。目标4将完成通过文献发现和修改以适应本论文的要求。最终目标，5，将通过分析来完成。
1.4报告的结构
报告的其余部分安排如下。
第2章介绍海底防喷器系统。
第3章描述了剪切撞锤。设计，功能和最相关的要求是描述。
在第4章中，目前BSR设计中的任何缺陷都已确定，BSR在中的作用事故调查。通过分析和文献确定弱点关于BSR研究的研究。描述了两起重大事故，并列出了相关的故障数据来源找到。
第5章介绍了一个新的BSR概念，然后将其用作DNV RPA203的案例研究。
第7章对论文进行了总结，总结，讨论和建议进一步的工作。
第2章海底防喷器
[海底防喷器是]安装在井口或井口组件上的设备井筒流体位于套管和管件之间的环形空间中，或者在钻井，完井和测试作业期间进入裸眼井。API 53（2012）
本章提供了海底防喷器的功能和标准的一般描述。这是为了让读者了解水下BOPs的知识水平很低或根本没有围绕BSR的系统。
2.1功能
在发生井喷事故时，BOP通常用于密封井筒。
[井喷]井筒流体和/或地层流体的不受控制的流动以表面或进入较低压力的地下区域（地下井喷）。API 53（2012）
在钻探过程中，不同的岩石类型（被称为层或地层）被穿透。如更深的地层被穿透，压力通常会增加。压力受到控制通过在钻井中使用钻井泥浆。泥浆从顶部通过钻柱插入形成一个静水柱，在正常条件下提供的压力大于地层压力。然而，当有新的层被穿透时，有机会被困的气体或异常高压的流体。如果这大于压力泥柱发生踢球。
必须由钻井队通过使用海底防喷器来控制踢球遭受井喷。体验踢球的其他原因，如健康压力本文不会讨论大于断裂压力或擦拭的问题。
BOP的功能除了防止踢球升级外，API 53列出了以下内容作为海底防喷器的常用功能：
bull;“关闭并密封钻杆，油管和套管或衬管，并允许浅层循环
bull;关闭并密封裸眼井并允许容积控制操作
bull;在ramBOP上挂上钻杆并控制井筒
bull;剪切钻杆或管道并密封井筒
bull;从防喷器组中拔出立管“
前两项通常与处理踢球有关。后三者在第一次使用时两个不能正确处理踢球，或者动态定位失败导致漂移。
动态定位被用来保持浮船在井上的位置。这可能会失败如果天气太粗糙或由于机械或技术故障。这被称为一个漂移（完全丧失功能，通过电流漂移）或驱动（系统的某些功能导致钻机被推走）情况。如果发生这种情况，立管必须从管道上断开防喷器和井口，以避免损坏和井完整性的潜在损失。
2.2说明
此说明主要基于Andersen（2015b）和MCS Kenny（2013），并使用术语由他们使用。
海底防喷器通常设置在井口的顶部并连接到井口。它被分成了下部海洋立管包（LMRP）和防喷器组。 “这种安排的关键原因是以允许钻机远离海床上的防喷器组堆叠“（WEST Engineering服务，2003）。这是通过按照一定顺序关闭阀门和冲头来完成的断开BOP堆栈的LMRP。这将防喷器堆放在井口上，其中包含井，而LMRP从海洋立管悬挂。相关的场景是漂移/驱动器从动态定位的钻井船上取下。
从经济观点将海底防喷器划分为能够完全关闭井通过防喷器组，可以检索LMR
全文共26532字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[13190]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
