Surge de presiune - o prezentare generală Subiecte ScienceDirect

Termeni asociați:

  • Compresoare
  • Rezistența gelului
  • Supape de izolare
  • Fluctuația presiunii
  • Presiunea de supratensiune
  • Ciocan de apa
  • Presiunea găurii inferioare
  • Presiunea de proiectare
  • Teava de foraj

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Analiza hidraulică și termică a conductelor submarine

Ciocan de apa

O considerație importantă în proiectarea conductelor cu fază lichidă unică este creșterea presiunii, cunoscută și sub numele de ciocan cu apă. În mod normal, vitezele și presiunile fiecărui punct dintr-o conductă de petrol variază în funcție de timp, dar valorile lor medii rămân neschimbate sau se modifică puțin, iar conducta de petrol este considerată a fi într-o stare stabilă. În timpul operațiilor tranzitorii, cum ar fi pornirea, oprirea și accelerarea, sau turndown-ul, debitul devine instabil, presiunile și vitezele fluidului în conductă se schimbă brusc și poate avea loc ciocanul cu apă care poate duce la deteriorarea gravă a integrității sistemului dacă nu se urmează o procedură adecvată.

Pentru o conductă scurtă, creșterea presiunii datorată ciocanului cu apă poate fi calculată după cum urmează:

ΔH = presiunea de supratensiune datorată ciocanului cu apă, m

a = viteza de propagare a undei de presiune, m/s

v0 = viteza fluidului înainte de creșterea presiunii, m/s

v = viteza fluidului după creșterea presiunii, m/s

ρ = densitatea fluidului, kg/m 3

K = modulul volumului fluid, pa

d = diametrul interior al conductei, m

δ = grosimea peretelui țevii, m

E = modulul elasticității materialului țevii, kg/m 2

g = constanta gravitationala, 9,8 m/s 2

Foraj cu spumă

4.3.1 Sistem stabil

Sistemele de spumă nu au creșteri de presiune, cum ar fi sistemele cu gaz, și nici nu se prăbușesc ca sistemele de gaz sau ceață de gaz atunci când compresoarele sunt oprite. Spuma este un sistem continuu stabil care acționează mai mult ca un sistem de noroi decât un sistem de aer.

Natura spumei, bulele mici stabilizate într-o fază lichidă continuă, face un sistem stabil hidraulic. Când gazul este forțat în apă printr-un mixer de suprafață sau prin biți (și motor), gazul este dispersat în continuare ca bule fine cu fiecare bulă înconjurată de o piele chimică. Atâta timp cât bulele din inel sunt ținute sub o presiune de trei până la șase atmosfere, ele rămân suficient de mici pentru a rezista la plutirea în sus, la expansiune și la coagulare. În timp ce coalescerea bulelor are loc în cele din urmă, presiunea asupra sistemului menține spuma relativ stabilă.

Sistemul combinat de bule de gaz din apă tinde să acționeze ca un sistem monofazat - un fel de noroi îngroșat de foraj. (Acest lucru nu este de fapt adevărat, sistemul cu bule nu este blocat cu adevărat în poziție în apă, dar efectul operațional este cam același.) Sistemul nu crește deoarece gazul nu se separă de apă și formează curgerea de slug.

Formarea și protecția rezervorului sunt îmbunătățite de stabilitatea sistemului, astfel încât sistemele de spumă să poată funcționa cu toleranțe de presiune mai strânse decât cele cu sisteme cu gaz.

Condiții speciale Probleme și proceduri în controlul puțului

Distanțarea

Datorită problemelor asociate cu creșterea presiunii în sistem și uzura asupra dispozitivelor de prevenire asociate cu ridicarea pe semisubmersibile și burghie, șnurul de găurire este de obicei atârnat pe tijele superioare ale țevii atunci când ridicarea devine excesivă. Distanța până la berbeci trebuie calculată după ce a fost rulată riserul pentru a se asigura că berbecii nu se închid pe o îmbinare a sculei. Pentru a face acest lucru, rulați în gaură, poziționați articulația sculei la 15 ft deasupra berbecilor superiori, închideți berbecii superiori și coborâți încet șirul de găurit până când berbecii iau greutatea șirului. Înregistrați valul și distanța până la articulația sculei sub masa rotativă pentru referință viitoare.

Extinderea și flexibilitatea țevilor

10.11.4.8 Rezistență

O conductă are o anumită capacitate de a împiedica creșterea sau creșterea presiunii în linie. Această impedanță de supratensiune este o rezistență pură, deoarece schimbările de debit și presiune sunt în plan. Rezistența acustică este definită după cum urmează:

RA = rezistență acustică (lb-s/ft. 5),

P = presiune (lb/ft. 2),

U = debit volumic (ft. 3/s).

Rezistența la supratensiune a conductei poate fi obținută din ecuația ciocanului de apă. În calculele ciocanului cu apă, atunci când se ia în considerare închiderea rapidă a supapei, creșterea maximă a presiunii peste presiunea de curgere este dată după cum urmează:

P = presiune (lb/ft. 2),

ρ = densitatea fluidului (lb/ft. 3),

c = viteza acustică (ft./s),

U = debit volumic (ft 3/s),

g = constanta gravitationala (ft/s 3),

A = aria secțiunii transversale a țevii (ft. 2).

Rezistența acustică poate fi apoi stabilită după cum urmează: