Kosteneffectieve validatie van HP/HT-onderzeese apparatuur met behulp van hydrostatische druk van zeewater

2021-11-04 08:48:08 By : Mr. Keyi Li

Validatietesten onderzeese apparatuur die is ontworpen voor toepassingen onder hoge druk/hoge temperatuur (HP/HT) is noodzakelijk, maar kan extreem duur en onhaalbaar zijn. Het volledige artikel presenteert een praktische benadering voor het valideren van ontwerp-verificatieanalyse voor onderzeese apparatuur, met behulp van een representatie van drukventielblok om eindige-elementenanalyse (FEA) voorspellingen voor spanningsveranderingen te correleren met daadwerkelijk gemeten veranderingen. De ontwerpmethoden gebruiken de richtlijnen in technisch rapport API 17TR8 en belastinggevallen per API 17TR12.

Subcommissie 17 (API SC 17) voor onderzeese productieapparatuur zijn erop gericht te apparatuur ontwerpen voor de absolute interne werkdruk. Er werd ook op basis van de vallende industrie tot 2014 niet gemaakt van de externe hydrostatische druk van het zeewater en andere externe om soorten onderzeese apparatuur te ontwerpen die onder SC 17. de druk van een invoer-API-normen zijn ontworpen om ​​absolute nominale werkdruk te hebben die groter is dan de put-ingesloten slangen.

Drie technische API-rapporten die in 2014 zijn gepubliceerd en regelgevende richtlijnen voor de Golf van Mexico die in 2017-2018 zijn gepubliceerd, bieden ontwerprichtlijnen voor het aanpassen van de diepte van onderzeese apparatuur die specifiek is voor het uitvoeren van zeewaterdieptes, en verbeteringen verificatie- en validatierichtlijnen voor het ontwerpen van HP/HT-apparatuur. is, met een absolute interne druk van meer dan 15.000 psi en temperaturen van meer dan 350 ° F. Deze richtlijnen kunnen worden gebruikt om onderzeese apparatuur te ontwikkelen die geschikt is voor een werkdruk van meer dan 15.000 psi. Het volledig document uitgebreide de stapsgewijze methodologie voor het combineren van de API 17TR12- en API 17TR8-ontwerpverificatierichtlijnen voor het aanpassen van de diepte van bestaande onderzeese apparatuur met een nominale druk van 15.000 psi voor HP/HT-gebruik.

Validatietests voor externe druk voor complete apparatuurassemblages kunnen snel onpraktisch en onhaalbaar worden gemaakt voor de meeste apparatuur die onder API SC 17 valt vanwege de afmetingen en ontstaan ​​van de apparatuur. De auteurs zijn van mening dat niet helemaal nodig zijn omdat het testen op externe druk van kritische en representatieve componenten, die drukhoudend en -regelend zijn, voldoende kan zijn om de plannenheid van de externe drukken voor de apparatuur te valideren. Uitvoerige gegevens voor grotere componenten mogelijk niet haalbaar zijn, uitgebreide FEA kan worden gebruikt om spanningen en doorbuigingen te valideren, zolang de FEA- en resultaten op de juiste manier zijn gevalideerd. Het volledig document presenteert de verschillende tests die zijn uitgevoerd met typische onderzeese apparatuur en wordt voldoende gebaseerd om de verificatiemethoden te gebruiken om de diepte aan te passen met behulp van externe drukken.

De daadwerkelijk uitgevoerde tests een deel uit van een HP/HT-ontwikkeling voor het voltooiings- en workover-risersysteem voor een mogelijke toepassing waarvoor een op de diepte aangepaste werkdruk van meer dan 15.000 psi nodig was. Het uitgevoerde werk was om het ontwerp en de vervaardigde apparatuur te valideren en kan niet worden toegepast op andere van technische instellingen.

API 17TR8 heeft de terminologie van PR3- en PR4-testniveaus die specifiek zijn voor HP/HT-apparatuur. API 17TR12 beveelt enkele aanvullende tests aan de effecten van externe druk op de apparatuur te dekken. Validatie van deze externe drukeffecten op alle drukhoudende blokken van de apparatuur kan snel onhaalbaar worden getest in hyperbare kamers voor externe drukvalidaties. Bovendien zijn deze belastingsgevallen niet eens de slechtste belastingsgevallen in vergelijking met absolute drukbelastingsgevallen. Het volledige document omvat de minimale aanvullende, maar praktische, validatietests die kunnen worden uitgevoerd om aan de API-vereisten te voldoen. Er worden drie primaire validatietests weergegeven: een om de drukbevattende apparatuur te valideren, een om de drukregelende apparatuur te valideren en een om de apparatuur te valideren die wordt aan ingesloten luchtholtes.

Om de drukbevattende apparatuur te valideren, werd een kleppenblok van 20.000 psi onder druk getest tot een interne druk tot 25.000 psi, met toepassing van een externe druk van 5.000 psi die toepassingen van 10.000 ft simuleert. Het kleppenblok was op meerdere locaties rekbaar, inclusief het lichaam en de bouten. De met behulp van FEA-methoden voorspelde stammen werden vervolgens met de stammen die uit de werden uitgevoerd tests.

Voor de drukregelapparatuur werd 15.000 psi-klep getest tot 17.000 psi stroomope druk en 2.000 psi stroomafwaartse druk over de poort van het klepsamenstel, met 2.000 psi externe druk, voor verschillende operationele gevallen om de effecten te op de prestaties van de schuif en het aandrijfmechanisme. De laatste validatietest werd uitgevoerd voor spindelafdichtingen van de schuifafsluiterconstructie, die worden uitgevoerd aan luchtinsluitingen. Deze worden afzonderlijk getest tot hun absolute werkdruk hoger dan 15.000 psi volgens het API 6A bijlage F-testregime.

Uit de testen voor de drukhoudende apparatuur bleek dat de feitelijke spanningen in het kleppenblok en de bouten goed correleerden met de FEA. Voor de drukregelapparatuur zijn verschillende stroomafwaartse drukcombinaties en functies getest en is vastgesteld dat het effect minimaal is op de werkelijke prestaties op de schuifafsluiter en de actuator, en dat de drukdruk aankan belastinggevallen. De spindelafdichtingstest verhoogde hun absolute werkdruk. Dit tests richtlijnen voor wat de kenmerken van onderzeese apparatuur kunnen gebruiken om hun apparatuur te gebruiken om ontwerp overwegingen te maken.

Het volledige document presenteert de verschillende praktische tests die kunnen worden uitgevoerd om de verificatieanalyse te valideren met behulp van externe afdrukken die het gevolg zijn van de hydrostatische druk van zeewater.

Het testen op de drukblokken is uitgevoerd in een hyperbare afsluiterblok dat geometrie en spanningsprofielen in een specifiek CWOR-systeem (Fig. 1). Gelijktijdige interne en externe effecten werden toegepast om alle toepasselijke belastinggevallen te dekken.

Testen voor drukregelende componenten gelijk aan de nominale werkdruk, een stroomopwaartse druk van tien minste diepte-aane werkdruk, toegepast over de gesloten poort. Deze test werden ervaren in combinatie met externe drukaanpassingsniveau die werden ervaren op de visuele werkdiepte. Omdat de tests worden uitgevoerd op componenten die zijn uitvoering aan luchtinsluitingen, geen rekening houden met de effecten van externe druk, worden ze niet in het artikel beschreven.

Dit, geschreven door JPT Technology Editor Judy Feder, bevat hoogtepunten van het document OTC 29413, "Validation of Cost-Effective Design Methods Using Hydrostatic Head for High-Pressure/High-Temperature Applications", door Parth Pathak en Nicholas Katsounas, OneSubsea, opgesteld voor de Offshore Technology Conference 2019, Houston, 6-9 mei. Het papier is niet door vakgenoten beoordeeld. Copyright 2019 Offshore Technologieconferentie. Voldeed aan toestemming overboeking.

Ontvang JPT-artikelen in uw LinkedIn-feed en blijf op de hoogte van olie- en gasnieuws en technologie.

The Journal of Petroleum Technology, het vlaggenschipmagazine van de Society of Petroleum Engineers, heeft gezaghebbende samenvattingen en artikelen over technologische ontwikkelingen in exploratie en productie, kwesties in de olie- en gasindustrie en nieuws over SPE en haar leden.

ISSN: 1944-978X (Online) ISSN: 0149-2136 (Print)