NOV新型壓力控制產品提高作業安全性

最新 06-02

NOV新型低衝擊SPM閥門與基於大數據分析的Rigsentry防噴器狀態監測系統，是實現降本增效的「靈丹妙藥」。

來自 | E&P

編譯 | TOM 周詩雨

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儘管如今的油氣市場價格有所恢復與穩定，但鑽機日費仍低於歷史高位，而且依然很難簽訂合同。承包商的鑽機若是想要在業內脫穎而出，設備與技術升級則是唯一途徑。油氣行業一直在尋求降本增效的措施，希望能夠重新啟用閑置的鑽機。國民油井華高（NOV）公司一直致力於改進其壓力控制產品，通過提高可靠性，降低維護率，達到削減總經營成本的目的。

石油圈原創，石油圈公眾號：oilsns

新型閥門設計

NOV公司設計的低衝擊SPM閥門是近四十年來SPM閥門首次重大進步，它解決了由水力衝擊、腐蝕與裝配故障而導致的各種最常見的失效模式。

新設計的SPM閥門，設備性能得到了提升。由於減少了水力衝擊，電路發生故障的風險也降低了（圖1）。通過控制閥門換檔的時間點，在最極端的情況下，水力衝擊可以從近10000 psi降至剛好超過工作壓力。閥門的切換僅用了不到一秒鐘的時間，而且不會產生合流。通過控制換擋，減少了液壓流體的末端衝擊效應。在閥門打開時能夠保護下游組件，在閥門關閉時又能保護上游組件。

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圖1.標準SPM閥與低衝擊SPM閥性能對比圖。

此外，儘管以前的老版閥門有多種密封尺寸可選，但為了防止密封件安裝錯誤以及選用錯誤型號，又重新設計了新的大間隙密封件。新型密封件是由壓力激活的，減少了因磨損而導致的設備更換情況，用戶還可以在現場進行修理。通過使用一根機械桿，即可卸開閥芯上的底部螺母，也因此改變了傳統的裝配過程。這一簡單的部件會產生許多安裝錯誤，從而導致閥門的失效。在現場存在的另一個問題是，彈簧座由於長期受到海水的沖蝕而被腐蝕。為了解決這一問題，目前將彈簧座浸在控制液中，從而延長了閥門的使用壽命。現場結果已經表明，壓力水平顯著降低。

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改進的狀態監測功能

Rigsentry狀態監測系統是一套非常全面的系統，能夠將實時數據傳輸至陸上，彙報系統現狀，並可通過演算法預測故障，而不是僅僅是應對故障。該系統作為防噴器監測系統的一部分，主要關注的是海底防噴器及其相關控制，降低經營總開支。一直以來，數據都被視為是影響系統性能、組件改進以及長期維修計劃的關鍵。但是，利用這些數據的最大障礙是如何將相關信息獲取到陸上來，以便數據分析人員採取行動。在新系統中，採用了互動式儀錶板（圖2），這樣就能輕鬆獲得實時可操作的數據，從而解決了這一問題。

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圖2. Rigsentry BOP監測系統可以實時提供關鍵的設備信息，用於故障預測。

該系統的監控級別被有效地分為兩種服務類別。標準服務能夠將防噴器控制系統的數據轉換為安全協議，以便在鑽機能通信的時候將數據傳輸至岸上；還能進行緩存，以應對未來可能的無法通訊的情況。該系統將數據收集與存儲在NOV的安全雲數據平台中，擁有許可的數據科學家、公司監督以及第三方都可以通過網頁進行訪問。

可以通過手機、平板電腦或PC觀察到防噴器系統的現狀，也可以通過實時連接查看模擬標籤、事件報告以及警報。智能通知系統會向相關鑽機人員（包括在岸代表）發出維護要求、警報與系統狀態。

用戶可以對報告進行配置，並階段性地生成報告，與歷史趨勢進行比較。對於油公司來說，能夠幫助海上人員及時準確地進行系統維修，這是非常有價值的。最後，使用該系統可確保現場技術人員在關鍵問題上能夠獲得陸上專家的支持。

第二級監控能夠將初始BOP信息轉化為預測信息，用戶使用預測分析功能，就可以對失效進行預測。NOV已經創建了多個分析模型，幫助計算機與數據科學家挖掘實時數據的價值，發現偏離健康系統的偏差，預測未來可能發生的失效。

例如，通過使用高壓調節器模型，系統會對微小的壓力變化進行檢查，從而在故障發生之前識別出薄弱組件。由於在鑽井作業期間會一直用到這些薄弱組件，因此它們通常是BOP故障的罪魁禍首。以前的解決方案是被動的而不是主動的，只有在作業已經受到影響後才能發現問題。在正常作業過程中，海上技術人員可以在完全失效之前識別問題，但這時已經開始接近失效了。

而使用該系統，數據科學家能夠充分利用歷史數據來確定潛在的失效模式，並協助工程部門改進產品。在大數據時代之前，只有海上發現了嚴重的失效，還需向原始設備製造商報告，才能改進產品。

隨著接收與分析的數據越來越多，系統的穩定性也會持續提高。一個使用超過十年的調節器，會擁有60億個數據點的歷史數據。基於這些數據，可以在設備完全失效之前，確定潛在的災難性事件。使用該系統的用戶，還可以有效地利用計劃內的停機時間來診斷與處理風險，從而簡化井間維護，使鑽機可以保持作業狀態，而無需長時間的停機，避免不必要的防噴器組裝卸。

目前NOV公司正在研發其他預測模型，如泄漏檢測以及可能造成風險的作業模式。

該系統在預測事件期間，會有智能通知發送給客戶標識的聯繫人，通知他們可能的風險。還可在發生故障之前妥善調配鑽機人員，顯著降低作業與人員的風險。在油氣行業的低迷時期，業內必須齊心協力，繼續提高作業安全性，降低作業成本，加速數字化進程。

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