Приложение J (справочное). Стратегия управления барьерами

Приложение J
(справочное)

Стратегия управления барьерами

J.1 Общие положения

Представленные здесь рекомендации направлены на оказание помощи в разработке основных принципов, касающихся установки барьеров для СПД, проектируемых или существующих. Данные рекомендации являются информативными по существу и направлены на достижение единообразия терминов и подходов, признавая в то же время существование неизбежных различий вследствие разнообразия характеристик месторождений, конфигураций оборудования, требований местного законодательства и предпочтений оператора месторождения.

J.2 Разработка стратегии установки барьеров

J.2.1 Основная стратегия установки барьеров определяет требуемое количество барьеров в разных ситуациях и их приемлемую конфигурацию. Чтобы эти требования толковались однозначно, вначале следует дать четкое определение используемым терминам. При этом, эти определения должны соответствовать требованиям местного законодательства (если они существуют) и основным принципам оператора месторождения. Предложения по классификации и характеристикам барьеров даны в J.3. Для описания стратегии применения барьеров необходимо ответить на два ключевых терминологических вопроса:

- можно ли управляемый с поверхности внутрискважинный клапан-отсекатель классифицировать как барьер при наличии в нем хотя бы незначительной утечки, ГОСТ ISO 10417;

- что входит в понятие "независимый барьер"? Удовлетворяют ли этому критерию многочисленные клапаны на подводной устьевой арматуре при условии, что единичное событие (например, волочение якоря) предположительно может вывести из строя все клапаны устьевой арматуры одновременно.

После определения терминов можно устанавливать общие требования для конфигурации барьеров (используя подходы, описанные в J.3). Примерами таких требований являются:

- необходимость, по меньшей мере, двух независимых барьеров в скважине между пластом-коллектором и окружающей средой в процессе добычи;

- неисправность одного барьера, возникшая по причине ошибок эксплуатации, влияния человеческого фактора или неисправности оборудования, не должна привести к потере управления скважиной;

- если один из барьеров выходит из строя или не проходит испытание, скважина должна быть остановлена (должна быть оценена возможность продолжения добычи при сниженной или измененной функциональности барьера);

- оборудование, не входящее в конструкцию скважины, но содержащее значительное количество углеводородов (например, трубопроводы и манифольды), должно включать, по меньшей мере, один пассивный барьер (например, стенки трубы, фланцы, прокладки и/или герметичные колпаки) для постоянной изоляции углеводородов от окружающей среды на протяжении нормальной эксплуатации.

В уточнении требований к барьерам значительную помощь оказывают диаграммы приемлемой конфигурации.

J.2.2 После разработки общих требований к применению барьеров, (согласно 5.5.3.3) особое внимание следует уделить анализу конкретных ситуаций. Например:

- в ситуациях, когда добыча не может осуществляться за счет энергии пласта и требуется использование средств механической добычи, следует оценить требование устанавливать в скважине множественные/сдвоенные барьеры вместо одного барьера;

- при проведении подводных сервисных работ, выполняемых после задвижки на отводящей линии подводной устьевой арматуры (например, во время подключения новой скважины к манифольду, установки камеры запуска СОД или замены подводного штуцера), следует оценить необходимость установки двух барьеров вместо одного (например, проверенного клапана) на линии между манифольдом/трубопроводом и окружающей средой.

J.2.3 Необходимо рассмотреть вопросы, относящиеся к проведению испытаний барьеров, например:

- требуемое давление при испытаниях;

- критерии приемлемой утечки;

- требования к установке и замене оборудования, тестируемого на наличие утечек;

- частота типовых испытаний;

- действия, которые должны быть выполнены в случае, если барьер не прошел испытания.

J.2.4 Допустимо в рамках требований национальной стандартизации определить исключения из общих требований к барьерам. Например, для скважин, в которых управляемый с поверхности внутрискважинный клапан-отсекатель не прошел испытание, режим остановки добычи не обязательно является более безопасным. В этом случае, может быть приемлемым режим "исключение из правил на ограниченное время" (который базируется на оценке рисков в конкретной ситуации), так что скважина может продолжать работать в ожидании ремонта или замены неисправного клапана-отсекателя.

J.3 Классификация и характеристики типов барьеров

J.3.1 Барьеры могут быть отнесены к одному из трех типов:

- пассивные;

- активные;

- временные.

J.3.2 Пассивными обычно являются постоянные барьеры, которые не активируются и не требуют вмешательства в их работу после установки. К ним относятся:

- цементные мосты (в том числе затрубного пространства);

- скважинные пакеры (включая подпакерное седло уплотнителя);

- забойные устройства, например, мандрели и клапаны газлифта и системы закачки химреагентов;

- подводные устья скважин (включая уплотнительные прокладки устья);

- обсадные и насосно-компрессорные колонны (включая подвески и уплотнительные узлы);

- корпуса подводной устьевой арматуры и клапанные блоки (включая прокладки интерфейсов);

- трубопроводные системы (включая перемычки, корпуса соединителей, прокладки и трубы);

- трубная обвязка устьевой арматуры и манифольда;

- герметичные колпаки (включая прокладки).

J.3.3 К активным относятся барьеры, которые приводятся в действие либо вручную (например, водолазом или ТНПА), либо системой дистанционного управления (например, системой управления добычей), либо обратным потоком (например, обратным клапаном). К активным барьерам относятся:

- управляемые с поверхности внутрискважинные клапаны-отсекатели и другие подводные предохранительные клапаны;

- клапаны подводной устьевой арматуры (включая клапаны на добычной линии и на линии межтрубного пространства, а также клапаны в гидравлических линиях и линиях закачки химических реагентов);

- клапаны манифольда (с гидравлическим управлением и управляемые ТНПА);

- отсекающие клапаны на выкидных линиях (включая клапаны, расположенные на манифольде и в верхней части райзера);

- обратные клапаны (включая газлифтные линии и нагнетания химических реагентов).

Такие барьеры, как внутрискважинные скользящие муфты, можно отнести как к пассивным, так и к активным, в зависимости от метода и частоты приведения в действие.

J.3.4 Временными барьерами являются устройства, которые предназначаются для работы под давлением в течение ограниченного срока при проведении специальных мероприятий. Для обеспечения эффективной работы они могут потребовать постоянного внимания. К таким барьерам относятся:

- раствор для глушения скважины, подаваемый в насосно-компрессорную колонну или межтрубное пространство;

- извлекаемые скважинные заглушки колонны НКТ.

J.3.5 Перечисленные барьеры представляют эксплуатационную СПД. Подобным образом можно классифицировать также различные барьеры, используемые при заканчивании и капитальном ремонте подводных скважин. Такие элементы включают:

- блоки противовыбросовых превенторов для бурения и спуска инструмента на кабеле (включая плашки и превенторы межтрубного пространства);

- подводную устьевую арматуру для проведения испытаний (включая управляемые клапаны);

- трубную головку и инструменты для спуска устьевой арматуры;

- райзеры для заканчивания/капитального ремонта скважин (включая клапаны в нижнем блоке райзера и на поверхностной устьевой арматуре);

- буровой раствор.

J.3.6 Определение характеристик барьеров является важным этапом в оценке общего риска, который зависит от типа конкретных барьеров в рассматриваемой конфигурации для оборудования и эксплуатации. Характеристики, которые следует принимать во внимание, включают:

- тип уплотняющего элемента, например, соединение металл-металл по сравнению с эластомером;

- переходит ли барьер автоматически (обычно под действием пружины) в закрытое состояние при отказе отдельных элементов или требуется внешнее вмешательство для его закрытия;

- можно ли закрыть барьер в ручном режиме при отказе механизма, обеспечивающего автоматическое закрытие;

- можно ли испытать барьер при проектных расходах и перепадах давления;

- допускается ли определенная утечка при закрытом барьере, например, для управляемого с поверхности клапана-отсекателя;

- можно ли уверенно определить состояние барьера во время работы в критических ситуациях;

- насколько взаимно независимы разные барьеры по вероятности невыполнения своих функций для заданного сценария;

- содержит ли барьер детали, которые могут быть причиной возникновения утечек, например, сальники штока и фитинги системы смазки в задвижках подводной устьевой арматуры.

J.4 Методология определения приемлемой конфигурации барьеров

J.4.1 Чтобы определить приемлемую конфигурацию барьеров в разных ситуациях, распространена практика оценки рисков, включая анализ эксплуатационных рисков, анализ типа отказа и его последствий, количественный анализ рисков, анализ риска на основе различных сценариев, возникающих при отказе одного и более барьеров в различных вероятностях их возникновения, таких как:

- падающие предметы (например, утяжеленной бурильной трубы или блока противовыбросового превентора);

- зацепление оборудования якорем мобильной бурильной установки или судна обеспечения;

- удар орудием рыболовного промысла;

- неожиданный приток пластового флюида (выброс);

- коррозия, эрозия и усталость компонентов;

- неправильные действия (человеческий фактор).

J.4.2 Разработка и рассмотрение таких сценариев "отказов" требует привлечения группы опытных и многопрофильных специалистов, включая специалистов по эксплуатации, техническому обслуживанию, бурению и заканчиванию скважин, а также инженеров по подводному оборудованию.

J.4.3 При оценке вероятности конкретного сценария следует обратить внимание на вероятности как отказов различных барьеров, так и вероятности возникновения самого события. Ситуации, при которых барьеры могут быть недоступными на какое-то относительно короткое время, требуют специального рассмотрения, например, при прохождении утяжеленной бурильной трубы через срезающие плашки в блоке противовыбросового превентора.

J.4.4 При оценке последствий конкретного сценария следует рассмотреть ряд факторов, включая:

- возможную величину утечки в окружающую среду при неисправности конкретного барьера;

- состав флюида, выбрасываемого в окружающую среду;

- изменения, которые могут произойти на протяжении срока эксплуатации месторождения, например, ухудшение рабочих характеристик оборудования и снижение пластового давления.

J.4.5 После установления величины риска при различных сценариях отказов, можно построить диаграммы приемлемых конфигураций барьеров. Примеры подобных диаграмм для подводной устьевой арматуры приведены в ГОСТ Р ИСО 13628-4.