在美国休斯顿召开的2015年海洋技术会议(OTC)上,Cameron公司率先推出了具有三箱结构的新型 Mark IV 高可用性(HA)防喷器控制系统。
Mark IV 控制系统为业界第一个三箱(3-POD)水下防喷器控制系统,第三箱(其它两个为蓝箱和黄箱)将钻井系统可用性的冗余度提高了98%。每个控制箱设计简洁,提高了防喷器控制系统的可靠性。
Cameron公司 Mark IV 控制系统的研究工作起始于三年前,经过了半年的技术沉淀,紧接着是两年半的工程期,于2014年6月完成研发工作,最终在 2014年9月实现了商业化生产。因此该产品进入市场的时间较短,在行业内属于原创新型技术。
联邦法规强制规定防喷器必须具备两个全功能型的控制箱(POD),传统的海底防喷器控制系统(包括上一代 Mark III 控制系统)所采用的也均是两箱设计。
如果一个控制箱失效,操作人员必须将所有的控制功能切换到备用控制箱,关闭操作并密封井眼,将50吨重的POD堆栈提离海底进行维修,然后再将整个结构下放到海底恢复运行。
Mark IV 的最大优势就在于它的高冗余度,而减少了上提POD堆栈的可能性。
Mark IV 控制系统的设计不仅符合API 16D/53、DNV Drill以及ABS CDS的要求,还具备以下几点创新性:1)Cameron公司的 Mark IV 控制系统为业界第一个三箱(3-POD)水下防喷器控制系统,是在上一代成熟系统基础上进行的进一步精简箱体设计。不仅提高了防喷器控制系统的冗余度和可靠性,而且改善了钻井系统的可操作性。也就是说,Mark IV 控制系统由于第三箱的存在,增加了一个备用控制箱,可以有效减少上提POD堆栈维修次数。可将系统的可用性提高到98%,将上提POD堆栈的可能性降低到73%。
2)Mark IV 控制系统的精简设计减少了50%的内部连接管路,减少了潜在的泄漏途径。
3)Mark IV 控制系统的可用功能与 Mark III 相比增加了33%,每个箱体均具备160多个功能,能够独立控制八腔堆栈。钻井作业时,水下控制箱进行实时监测,每秒将多组温度、压力等监测信号反馈至平台控制室。温度、压力等出现异常时,平台控制室向水下控制箱发出指令,并将指令传递到防喷器,做出响应动作。
4)Mark IV控制系统的尺寸为46”×49”×14.5” ,比两箱结构的 Mark III 的体积减少了26%;重量为23000磅,比同类控制箱减少了1/3。
5)Mark IV 控制系统配有压力补偿的导频累加器,可根据不同的水深自动调节压力,可有效的防止人为失误,降低维护成本。
6)Mark IV 控制系统配置子板安装阀,小阀门采用硬质合金密封件,提高了可靠性,使其能在更小的空间内具备更高的可靠性。现场验证
Cameron公司的新一代 Mark IV 高性能防喷器控制系统是在通过了长时间现场实际应用后的 Mark III 控制系统的技术基础之上进行的改进。在不增加体积和重量的前提下,增加了第三个控制箱,可以说,这是行业技术标准的一种改进。
Mark 系列的防喷器控制系统主要由复用段(MUX Section)、海底电子模块(SEM)和平台控制盘三部分组成,而 MUX 部分主要通过 NASMUX 系统实现对防喷器的控制。
长远的利益
水下控制箱的意外失效和上提维修,将会导致钻机停工数天,加上高额的平台租赁费等,会产生数百万美元的费用。Cameron公司市场副总裁兼首席技术官Justin Rounce这样说道:“控制系统的可用性关乎到客户的腰包,对整个防喷器组来说,控制系统的可用性提高10%,每年就可节省数百万美元”。
新型 Mark IV 控制系统的每个控制箱都具有控制所有海底堆栈的功能,因此改进后的控制系统能够有效的提高防喷器的可靠性和可用性,节省了钻机作业时间和产生的相关费用。可见,Mark IV 系统的使用,关乎到客户的长远利益。显著的影响
Mark IV 所带来的新技术提高了操作的可用性,具备现有技术所达不到的优势。该系统不仅降低了由于一个控制箱失效而上提堆栈的可能性,同时也降低了防喷器损坏、失效以及环境污染的风险,具有显著的影响。
公司市场副总裁兼首席技术官Justin Rounce在休斯顿举办的OTC展会上说:“我们的系统会面向未来,并不断应用新的技术”。
最终,Cameron公司 Mark IV 高可用性防喷器控制系统凭借其原创、创新、经过现场验证,以及能够为客户带来长远利益和对行业产生显著影响等特点,摘得本年度“Spotlight on New Technology Awards”奖项,它的应用无疑将进一步推动深水钻井的步伐。
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