ПНСТ 615-2022 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Система заканчивания и капитального ремонта скважины. Методические указания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Нефтяная и газовая промышленность СИСТЕМЫ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ Система заканчивания и капитального ремонта скважины. Методические указания

Издание официальное

Москва Российский институт стандартизации 2023

Предисловие

• 1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Газпром 335» (ООО «Газпром 335»)

• 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 023 «Нефтяная и газовая промышленность»

• 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2022 г. № 155-пнст

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТР 1.16—2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: [email protected] и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112 Москва, Пресненская набережная, д. 10, стр. 2.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты» и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

© Оформление. ФГБУ «Институт стандартизации», 2023

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Содержание

• 1 Область применения

• 2 Нормативные ссылки

• 3 Термины и определения

• 4 Сокращения и обозначения

• 5 Требования к системе

• 6 Функциональные требования

• 7 Требования к проектированию

• 8 Материалы и изготовление

• 9 Испытания

• 10 Маркировка, хранение и отгрузка

• 11 Контроль, техническое обслуживание, повторная оценка и мониторинг

• 12 Документация

Приложение А (справочное) Стандартизация сопряжений райзера ЗиКРС (ПФА вертикального типа)

Приложение Б (справочное) Режимы эксплуатации системы

Приложение В (справочное) Сопряжение с плавучей буровой установкой/судном

Приложение Г (справочное) Уплотнения

Приложение Д (справочное) Квалификация соединителей

Библиография

Введение

Создание и развитие отечественных технологий и техники для освоения шельфовых нефтегазовых месторождений должно быть обеспечено современными стандартами, устанавливающими требования к проектированию, строительству и эксплуатации систем подводной добычи. Для решения данной задачи Министерством промышленности и торговли Российской Федерации и Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии реализуется «Программа по обеспечению нормативной документацией создания отечественной системы подводной добычи для освоения морских нефтегазовых месторождений». В объеме работ программы предусмотрена разработка национальных стандартов и предварительных национальных стандартов, областью применения которых являются системы подводной добычи углеводородов.

Целью разработки настоящего стандарта является установление единых правил и общих требований к проектированию, изготовлению, испытанию, сертификации, маркировке и периодическому контролю райзерных систем заканчивания и капитального ремонта скважин, применяемых в системах подводной добычи углеводородов.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Нефтяная и газовая промышленность

СИСТЕМЫ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ

Система заканчивания и капитального ремонта скважины. Методические указания

Petroleum and natural gas industry. Subsea production systems.

Completion and workover system. Methodology guide

Срок действия — с 2023—06—01 до 2026—06—01

• 1 Область применения

  • 1.1 Настоящий стандарт устанавливает технические требования к проектированию, изготовлению, испытанию, сертификации, маркировке и периодическому контролю райзерных систем заканчивания и капитального ремонта скважин, применяемых в системах подводной добычи углеводородов.

  • 1.2 Настоящий стандарт охватывает требования к райзерам, изготавливаемым из низколегированных углеродистых сталей. На райзеры, изготавливаемые из специальных материалов, таких как титан, композитные материалы и гибкие трубы, положения данного стандарта не распространяются.

• 2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 9.307 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля

ГОСТ 9651 (ИСО 783—89) Металлы. Методы испытаний на растяжение при повышенных температурах

ГОСТ 10006 (ИСО 6892—84) Трубы металлические. Метод испытания на растяжение

ГОСТ 17216 Чистота промышленная. Классы чистоты жидкости

ГОСТ 31446—2017 (ISO 11960:2014) Трубы стальные обсадные и насосно-компрессорные для нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия

ГОСТ 31458 (ISO 10474:2013) Трубы стальные, чугунные и соединительные детали к ним. Документы о приемочном контроле

ГОСТ 31610.0 (IEC 60079-0:2011) Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования

ГОСТ 31841 (ISO 14693:2003) Нефтяная и газовая промышленность. Оборудование для подземного ремонта скважин. Общие технические требования

ГОСТ 31844 (ISO 13535:2000) Нефтяная и газовая промышленность. Оборудование буровое и эксплуатационное. Оборудование подъемное. Общие технические требования

ГОСТ 32696 (ISO 11961:2008) Трубы стальные бурильные для нефтяной и газовой промышленности. Технические условия

ГОСТ ISO 3183 Трубы стальные для трубопроводов нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия

ГОСТ ISO 10432 Нефтяная и газовая промышленность. Оборудование скважинное. Скважинный предохранительный клапан с оснасткой. Общие технические требования

ГОСТ ISO/IEC 17025 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий

Издание официальное

ГОСТ Р 51365 (ИСО 10423:2003) Нефтяная и газовая промышленность. Оборудование для бурения и добычи. Оборудование устья скважины и фонтанное устьевое оборудование. Общие технические требования

ГОСТ Р 53678—2009 (ИСО 15156-2:2003) Нефтяная и газовая промышленность. Материалы для применения в средах, содержащих сероводород, при добыче нефти и газа. Часть 2. Углеродистые и низколегированные стали, стойкие к растрескиванию, и применение чугунов

ГОСТ Р 53679 (ИСО 15156-1:2001) Нефтяная и газовая промышленность. Материалы для применения в средах, содержащих сероводород, при добыче нефти и газа. Часть 1. Общие принципы выбора материалов, стойких к растрескиванию

ГОСТ Р 53845 (ИСО 377:1997) Прокат стальной. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний

ГОСТ Р 59304 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Термины и определения

ГОСТ Р 59309 (ИСО 13628-2:2006) Нефтяная и газовая промышленность. Проектирование и эксплуатация систем подводной добычи. Часть 2. Гибкие трубные системы многослойной структуры без связующих слоев для подводного и морского применения

ГОСТ Р 59604.3 Система аттестации сварочного производства. Часть 3. Проверка готовности организаций к выполнению сварочных работ. Правила

ГОСТ Р ЕН 13018 Контроль визуальный. Общие положения

ГОСТ Р ИСО 148-1 Материалы металлические. Испытание на ударный изгиб на маятниковом копре по Шарпи. Часть 1. Метод испытания

ГОСТ Р ИСО 898-1 Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей. Часть 1. Болты, винты и шпильки установленных классов прочности с крупным и мелким шагом резьбы

ГОСТ Р ИСО 898-2 Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей. Часть 2. Гайки установленных классов прочности с крупным и мелким шагом резьбы

ГОСТ Р ИСО 2566-1 Сталь. Перевод значений относительного удлинения. Часть 1. Сталь углеродистая и низколегированная

ГОСТ Р ИСО 6507-1 Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения

ГОСТ Р ИСО 9001 Системы менеджмента качества. Требования

ГОСТ Р ИСО 9606-1 Аттестационные испытания сварщиков. Сварка плавлением. Часть 1. Стали

ГОСТ Р ИСО 9712 Контроль неразрушающий. Аттестация и сертификация персонала

ГОСТ Р ИСО 13533—2013 Нефтяная и газовая промышленность. Оборудование буровое и эксплуатационное. Оборудование со стволовым проходом. Общие технические требования

ГОСТ Р ИСО 13628-4—2016 Нефтяная и газовая промышленность. Проектирование и эксплуатация подводных эксплуатационных систем. Часть 4. Подводное устьевое оборудование и фонтанная арматура

ГОСТ Р ИСО 15607 Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов. Общие правила

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

• 3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 59304, а также следующие термины с соответствующими определениями:

• 3.1 аварийная нагрузка (accidental load): Нагрузка, воздействующая на райзерную систему в аномальных или непредвиденных условиях.

Пример — Нарушение позиционирования плавучей буровой установки и блокировка компенсатора вертикальной качки.

• 3.2 аварийный останов производства (emergency shutdown): Управляемая последовательность событий, которая обеспечивает защиту окружающей среды от случайного сброса скважинного флюида посредством закрытия барьерных элементов системы.

• 3.3 адаптер под ПВО (соединение ПВО под ключ) (ВОР adapter joint), (ВОР spanner joint): Специальное соединение райзера для ориентации НКТ внутри ПВО в ходе установки или извлечения НКТ.

• 3.4 барьер (barrier): Один или несколько барьерных элементов, предназначенных для предотвращения утечек скважинного флюида.

• 3.5 барьерный элемент (barrier element): Составная часть барьера, обеспечивающая выполнение функционала самого барьера.

• 3.6 бесшовная труба (seamless pipe): Трубное изделие без сварных швов, изготовленное в процессе деформирования в горячем состоянии с использованием процесса экструдирования или волочения, после которых возможны калибровка размеров или прокатка в холодном состоянии для придания необходимых форм, размеров и характеристик.

• 3.7 безопасный статус (secure status): Состояние системы, при котором работы осуществляются при двух независимых барьерах между продуктивным пластом и окружающей средой.

• 3.8 блок ПВО (ВОР stack): Блок оборудования контроля скважины, включая ПВО, переводники, арматуру, гидравлические соединители и ниппели, соединенные с подводным устьем скважины.

Примечание — При широком использовании этот термин иногда включает НСУ (LMRP).

• 3.9 буровой райзер (drilling riser): Система, используемая на плавучих буровых установках для направления бурильной колонны и циркуляции флюидов между плавучим буровым основанием и подводным ПВО.

• 3.10 подвешенное состояние (hang-off): Райзер, отсоединенный от морского дна.

Примечание — Подвешенное состояние обычно отличается от отсоединенного состояния. Отсоединенное состояние — это нормальное условие непосредственно после отсоединения райзера. Подвешенное состояние обычно относится к райзеру, подвешенному на роторном столе.

• 3.11 верификация (verification): Контроль для подтверждения соответствия деятельности, продукта или услуги установленным требованиям.

• 3.12 вертикальная фонтанная арматура (vertical X-tree): Подводная фонтанная арматура с несколькими эксцентрично расположенными или концентрическими проходами и эксплуатационной арматурой, установленной в вертикальном стволе фонтанной арматуры и эксплуатируемой на скважине, при заканчивании которой подвеска насосно-компрессорных труб установлена в систему подводных колонных головок до установки подводной фонтанной арматуры подводно на устье.

• 3.13 вертикальная качка (heave): Перемещение плавучей буровой установки в вертикальном направлении.

• 3.14 вибрация, вызванная вихреобразованием (vortex-induced vibration): Линейные и поперечные колебания райзера, как результат периодического образования вихрей, вызванных течением.

• 3.15 воздействие нагрузки (load effect): Воздействие отдельной нагрузки или комбинации нагрузок на конструкцию, вызывающие напряжения и деформации, вследствие растяжения, смещения, взаимного движения и т. п.

• 3.16 временная область (time domain): Промежуток времени, пошаговая имитация реакции райзера.

Примечание — Обеспечивает возможность моделирования гидродинамической и структурной нелинейности.

• 3.17 вспомогательный ротор (false rotary): Компонент, который расположен на роторном столе и снабжен клиновым профилем для одинарной, двойной или тройной насосно-компрессорной колонны.

Примечание — Это позволяет подавать шлангокабель системы управления ремонтом скважины внутрь ствола бурового райзера без использования клиньев.

• 3.18 вспомогательный трубопровод (auxiliary line): Трубопровод (исключая линии дросселирования и глушения), закрепленный снаружи основной трубы райзера, обеспечивающий доступ в затрубное пространство.

Пример — Подающий трубопровод гидросистемы и циркуляционный трубопровод в кольцевом пространстве.

• 3.19 герметизация от окружающей среды (environmental seal): Внешнее находящееся под давлением уплотнение на рабочих поверхностях контактов соединителя.

Примечание — Такое уплотнение обычно отделяет среду под давлением от окружающей среды.

• 3.20 герметичность (leak-tight): Свойство для конкретного компонента обеспечивать утечки в объеме не выше допустимых разработчиком значений.

Примечание —См.7.4.11.5.

• 3.21 гибкое соединение (flex joint): Многослойная металлическая и эластомерная конструкция, с центральным проходным отверстием равного или большего диаметра относительно сопрягаемых труб или проходных диаметров, устанавливаемая в колонне райзера для снижения местных напряжений изгиба.

• 3.22 гидравлический соединитель (hydraulic connector): Механический соединитель с гидравлическим приводом для подачи гидравлического сигнала.

• 3.23 гидродинамические нагрузки (hydrodynamic loads): Нагрузки, вызванные потоком, в результате относительного движения райзерной системы и окружающей среды.

• 3.24 горизонтальная фонтанная арматура (horizontal tree): Подводная фонтанная арматура, в состав которой входит запорная арматура добычного ствола и выкидных линий, предназначенная для скважин, при заканчивании которых подвеска НКТ или дублирующая подвеска НКТ устанавливается непосредственно в конструкцию фонтанной арматуры.

• 3.25 давление заводских приемочных испытаний (FAT pressure): Давление гидростатического испытания компонентов райзера после завершения изготовления и сборки для испытания компонентов райзера на прочность и/или герметичность.

• 3.26 давление испытания системы (system test pressure): Давление испытания, приложенное к райзеру во время промыслового испытания райзерной системы ЗиКРС под давлением, после завершения установки и перед началом эксплуатации.

• 3.27 диаграмма разброса волн (wave scatter diagram): Таблица, описывающая состояние моря, выраженное в значениях характерной высоты волны и пикового периода волны, или среднего периода колебания волны.

• 3.28 динамический расчет (global analysis): Расчет всей компоновки райзера от морского дна (устья скважины) до верхнего привода, включая систему натяжения райзера, использующий балочный элемент.

Примечание — Путем расчета определяют изгибающие моменты и распределение фактического натяжения в колонне райзера при воздействии функциональных нагрузок, перемещений морской установки и нагрузок от воздействия факторов окружающей среды.

• 3.29 динамическое позиционирование (dynamic positioning): Комплекс, предназначенный для автоматического и дистанционного автоматизированного управления пропульсивными механизмами плавучей буровой установки с целью динамического удержания ее над точкой позиционирования с заданной точностью в условиях воздействия внешних сил.

• 3.30 дополнительная нагрузка (secondary load): Нагрузка, вызванная деформацией конструкции и обеспечивающая выполнение законов совместности деформаций и перемещений.

Примечание — Внутренние усилия, создаваемые дополнительной нагрузкой, снижаются при возникновении пластической деформации. Дополнительные нагрузки не принимаются во внимание, если они не влияют на прочность детали/элемента при приложении других нагрузок. Примером является предварительный натяг болтов на фланцах. При сборке фланца прикладываемый инструментом момент/натяжение является основным, но после свинчивания остаточное предварительное нагружение является дополнительным.

Пример — Дополнительной нагрузкой является изгиб ЗиКРС райзера во время эксплуатации внутри бурового райзера, обусловленный углом наклона шарового соединения. Изгибающие моменты, превышающие в этом случае предел текучести, обычно не приводят к избыточной пластической деформации и отказу. Другими примерами являются разница температур в связанных секциях и остаточные напряжения после сварки.

• 3.31 дополнительное напряжение (secondary stress): Напряжение, возникающее в результате ограничения перемещений, вызванных геометрической неоднородностью, использованием материалов с различными модулями упругости, различным уровнем теплового расширения, нагрузками при сборке (предварительная затяжка, например), которые не ухудшают герметичность соединения.

Примечания

• 1 К дополнительным напряжениям относятся напряжения, которые имеют линейное распределение по толщине стенки. Если распределение напряжений по толщине стенки является нелинейным, то к дополнительным напряжениям относятся напряжения, эквивалентные напряжениям при линейной аппроксимации.

• 2 Дополнительные напряжения оказывают влияние на механическое поведение конструкций. В случае, если дополнительные напряжения превышают предел текучести материала, в локальных областях конструкций возникают пластические деформации. Локальные пластические деформации ограничивают рост дополнительных напряжений.

• 3 Вторичные напряжения могут быть мембранными или изгибными напряжениями.

• 4 Изгибающие напряжения, возникающие в результате значительной конструкционной неоднородности и действующие в поперечном сечении стенки трубы, классифицируются как дополнительные напряжения.

• 3.32 заводские приемочные испытания; FAT (factory acceptance test): Испытания, проводимые изготовителем для проверки соответствия заказанного оборудования предусмотренным функциональным и эксплуатационным требованиям.

• 3.33 заданный минимальный предел текучести (specified minimum yield strength): Минимальный предел текучести при комнатной температуре, предусмотренный техническими условиями или стандартом, в соответствии с которыми поставляется материал.

• 3.34 задир (galling): Холодная сварка контактирующих поверхностей материала во время сколь-жения/вращения, вызывающая вырывания материала.

Примечание — Задир является результатом скольжения металлических поверхностей при высоких упорных нагрузках. Образование задиров обычно может быть связано с недостатком смазки между контактирующими поверхностями. Целью смазочного материала является минимизация контакта металл-к-металлу и обеспечение хорошего скольжения поверхностей. Другим способом предупреждения образования задиров является снижение упорных нагрузок или уменьшения пути скольжения.

• 3.35 заканчивание скважины (well completion): Комплекс процессов по вскрытию пластов пород, последующего закрепления участка забоя, стимуляции притока и освоения искомых залежей полезных ископаемых.

Примечание — К операциям заканчивания скважин относят операции, включающие спуск насосно-компрессорной колонны, перфорацию скважины и опробование скважины.

• 3.36 звено напряжения (stress joint): Специальная секция райзера клиновидного сечения, предназначенная для контроля изгиба и снижения локальных изгибающих напряжений на райзерную систему.

Примечание — Это самая нижняя секция райзера в райзерной колонне, предназначенной для ремонта скважины.

• 3.37 звено райзера (riser joint): Секция, состоящая из трубного элемента (трубных элементов) с соединителями райзера на концах.

Примечание — Длина звена райзера обычно составляет от 9,14 м до 15,24 м (от 30 фут до 50 фут). Для оптимизации проектирования и производства могут быть приняты целые значения длин, то есть от 9 м до 15 м. Укороченные патрубки, короткие секции, также могут использоваться для обеспечения необходимого пространства во время спуска подводной фонтанной арматуры, подвески насосно-компрессорных труб или при проведении операций по ремонту скважины.

• 3.38 зона периодического смачивания (splash zone): Часть райзера, подвергающаяся периодическому смачиванию морской водой и высушиванию.

• 3.39 зона термического влияния (heat-affected zone): Область вокруг сварного шва, которая подверглась влиянию сварки.

• 3.40 изолирующая запорная арматура (lubricator valve): Блок трубопроводной арматуры, обычно расположенный ниже надводной фонтанной арматуры и используемый для изоляции продуктивного пласта от окружающей среды при установке длинных сборок инструментов на кабеле/гибких трубах (колтюбинге).

• 3.41 инструмент для свинчивания (make-up tool): Инструмент, предназначенный для обеспечения свинчивания соединителей звеньев райзера.

• 3.42 изготовитель (manufacturer): Физическое лицо или организация, которая берет на себя ответственность за изготовление райзерных систем в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

Примечание — Изготовитель под свою ответственность может привлекать одного или нескольких субподрядчиков для выполнения вышеуказанных работ.

• 3.43 инструмент для спуска (running tool): Специальный инструмент, используемый для спуска оборудования под воду и/или в скважину.

Пример — Инструмент для спуска на кабеле или различные типы инструментов для спуска на гибких НКТ (колтюбинге).

• 3.44 инструмент для спуска подвески НКТ (tubing hanger running tool): Устройство, используемое для спуска, установки и проверки герметичности подвески НКТ внутри системы подводных колонных головок, трубной вставки или подводной фонтанной арматуры.

• 3.45 инструмент для спуска фонтанной арматуры (tree running tool): Устройство, используемое для спуска и установки подводной фонтанной арматуры на подводное устье скважины.

• 3.46 испытание системы под давлением (system pressure test): Промысловое гидростатическое испытание всей системы райзера на герметичность при повышенном давлении после завершения установки и перед началом эксплуатации.

• 3.47 испытание на ударную вязкость по Шарли образцов с V-образным надрезом (Charpy V-notch test): Испытание для определения сопротивления развитию трещины в показателях поглощенной энергии, поперечного расширения или характера излома.

• 3.48 исходные данные для проектирования (design basis): Набор специфических для проекта данных, требований и критериев, необходимых для подготовки проектной документации.

• 3.49 кажущийся вес (вес в воде, мокрый вес, вес в погруженном состоянии, эффективный вес) (apparent weight, weight in water, wet weight, net lift, submerged weight, effective weight): Вес в погруженном состоянии, включая содержимое минус плавучесть.

• 3.50 карданный шарнир (gimbal): Устройство, соединенное со спайдером и секцией райзера, и позволяющее райзеру поворачиваться вокруг горизонтальной оси, снижая таким образом изгибающие моменты, которые могут возникнуть в результате крена/наклона плавучей буровой установки.

• 3.51 квалифицированный персонал (qualified personnel): Работники, обладающие характеристиками или способностями, теоретическими знаниями, приобретенными в процессе обучения и/или обладающие практическим опытом, достаточным для соответствия требованиям, установленным изготовителем.

• 3.52 квантиль (fractile): р-квантиль (или процентиль).

Примечание — Соответствующее значение квантиля Х_р определяется как F(X_p) = р, где F — функция распределения для Х_р.

• 3.53 колебания с частотой волны (wave frequency motion): Колебания плавучей буровой установки с частотой набегающих морских волн.

• 3.54 колонна для спуска (landing string): Компонент системы заканчивания и капитального ремонта скважин, находящийся во время проведения морских работ внутри ПВО, состоящий из патрубков и запорной арматуры, сопрягаемой с райзером для заканчивания скважин по верхнему соединителю и подвеской НКТ по нижнему соединителю.

Примечание — Для операций на скважинах под давлением колонна для спуска обычно состоит из инструментов для спуска подвески НКТ, подводной испытательной фонтанной арматуры, срезного патрубка, удерживающей и изолирующей арматуры. Для операций глушения скважины колонна для спуска обычно состоит из инструментов для спуска подвески НКТ и ориентирующего соединения подвески НКТ или обжимного патрубка.

• 3.55 компонент (component): Деталь оборудования под давлением, которая при расчетах может рассматриваться как отдельный элемент.

Примечание — Включает такие конструкционные компоненты, как трубы, соединители, силовые секции, натяжные секции, посадочные блоки, секции скольжения, соединения системы ориентации подвески НКТ, переходники и т. п.

• 3.56 кривая S—N (S—N curve): Графическое представление зависимости числа циклов до разрушения, N, от усталостной прочности, S.

Примечание — Известна также как кривая Велера.

• 3.57 критерии проектирования (design criteria): Представление количественных характеристик, описывающих каждый тип отказа при потенциально возможных условиях.

• 3.58 кольцо натяжения (tension ring): Место крепления натяжных тросов на секции натяжения плавучей буровой установки.

• 3.59 контроль проекта (design check): Оценка компонента на расчетный вариант нагрузки с учетом правил применения.

• 3.60 комнатная температура (room temperature): Температура в диапазоне от 10 °C до 35 °C (от 39 F до 95 F), т. е. температура, соответствующая условиям испытания материала.

• 3.61 коэффициент интенсивности напряжений (stress intensity factor): Коэффициент, используемый для определения локального поля напряжений и деформации вокруг вершины трещины с точки зрения общих параметров, таких как нагрузки, геометрия и размер трещины.

• 3.62 коэффициент концентрации напряжений; SCF (stress concentration factor): Локальное пиковое знакопеременное напряжение в компоненте (включая сварные швы), деленное на номинальное знакопеременное напряжение в стенке трубы в месте размещения компонента.

Примечание — Этот коэффициент используется для расчета увеличения напряжений, вызываемого геометрическими концентраторами напряжений, которые возникают в компонентах райзера.

• 3.63 линии дросселирования и глушения скважины (choke-and-kill line): Трубопроводы, устанавливаемые снаружи райзера при помощи хомутов и используемые для циркуляции флюидов в скважину и из нее для управления внутрискважинным давлением.

• 3.64 макроскопическая неоднородность структуры (gross structural discontinuity): Неоднородность структуры или материала, которая оказывает влияние на распределение напряжений или деформаций по всей толщине стенки в месте значимой зоны.

Пример — Соединение концов труб, соединение трубы и соединителя, соединение двух труб разных диаметров, толщины стенки или материала, или соединение трубы с элементом жесткости.

• 3.65 местная потеря устойчивости (local buckling): Случай потери устойчивости, вызывающий деформации поперечного сечения.

Примечание — Это может происходить, например в результате избыточного давления (окружная потеря устойчивости) или момента (образование складок), или их комбинации.

• 3.66 минимальная проектная температура металла (minimum design metal temperature): Наиболее низкая температура металла, которая может иметь место в процессе эксплуатации, обычно принимаемая как наиболее низкая температура среды (окружающей или внутренней), с которым может контактировать райзер в рабочих условиях.

• 3.67 модель райзера (riser model): Конструкционная модель, определяемая промысловыми табличными данными райзера, описывающими конкретный райзер, и используемая для его динамического расчета.

• 3.68 модуль плавучести (buoyancy module): Конструкция из легкого материала, обычно пенопласта, установленная на наружной поверхности секций райзера для снижения веса райзера в погруженном под воду состоянии.

• 3.69 модуль экстренного отсоединения (emergency disconnect package): Подводное оборудование системы «в открытом море», которое обеспечивает доступ в скважину для проведения морских работ и экстренное отсоединение райзера технического обслуживания скважин от нижнего узла-пре-вентора райзера в случае возникновения ситуации, требующей незамедлительного перекрытия скважины и изолирование систем буровой установки от незапланированного выхода пластового флюида в окружающую среду.

Примечание — Такое оборудование используется при необходимости отделения райзера от скважины, обычно в случае смещения морской установки или другой аварийной ситуации, при которой возможно удаление плавучей буровой установки от места расположения скважины.

• 3.70 нагрузка (load): Физическое воздействие, которое вызывает напряжения и/или деформации в системе райзера.

• 3.71 нагрузки от воздействия окружающей среды (environmental loads): Нагрузки, возникающие от воздействия факторов окружающей среды.

Пример — Волны, течение и ветер.

• 3.72 надводная фонтанная арматура (surface tree): Устройство, обеспечивающее направление выхода скважинного флюида и контроль доступа в скважину во время выполнения операций установки подвески насосно-компрессорных труб и подводной фонтанной арматуры и ремонтных работ в скважине.

Примечание — Может предусматривать удерживание массы райзерной системы ЗиКРС.

• 3.73 накапливающаяся деформация (ratcheting): Накопление деформаций при циклическом нагружении.

Примечание — Накапливающаяся деформация приводит к пластической деформации, увеличивающейся за каждый цикл примерно на одинаковую величину и быстро достигающей недопустимого значения.

• 3.74 напряжение смятия (bearing stress): Срезывающее усилие на механическом соединении (типа шпоночного или заклепочного соединения), отнесенное к эффективной опорной площади.

• 3.75 насосно-компрессорная труба (tubing): Труба, используемая в скважине для подачи флюида из продуктивного пласта скважины в подводную фонтанную арматуру.

• 3.76 некруглость (out-of-roundness): Отклонение замкнутого контура от формы окружности.

Примечание — Это может быть овальность, т. е. общая некруглость поперечного сечения либо местное нарушение окружности, т. е. сплющивание. Численное определение некруглости и овальности одинаково.

• 3.77 несоставной райзер (non-integral riser): Райзер, состоящий из отдельных независимых эксплуатационных колонн и линий затрубного пространства.

Примечание — Райзер такого типа обычно устанавливается с соединениями, расположенными в шахматном порядке, чтобы обеспечить использование типовых спускоподъемных инструментов для свинчивания соединений насосно-компрессорных или бурильных труб. Механическая фиксация трубных секций в собранном виде обеспечивает упрощение обслуживания и некоторую конструкционную жесткость. Несоставной ЗиКРС райзер может относиться к двум типам: райзер из бурильных труб и райзер из насосно-компрессорных труб.

• 3.78 нижний соединительный узел райзера; НСУ (lower marine riser package; LMRP): Верхняя секция двухсекционного подводного блока превенторов, состоящая из гидравлического соединителя, кольцевого ПВО, шарового/гибкого соединения, переходника райзера, соединительных шлангов дроссельной линии, линии глушения скважины и вспомогательных линий, и подводных управляющих модулей.

Примечание — НСУ связан с блоком ПВО.

• 3.79 нижний узел-превентор райзера (lower riser package): Подводное оборудование системы «в открытом море», которое обеспечивает контроль проведения операций доступа в скважину и герметизацию скважины в случае экстренной ситуации за счет перекрытия его эксплуатационного ствола плашками, входящими в его состав.

• 3.80 нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине (lower workover riser package): Самый нижний блок оборудования в колонне райзера, сконфигурированного для подводных работ по монтажу/ремонту, включающий любое оборудование между силовой секцией райзера и подводной устьевой елкой и обычно состоящий из нижнего узла райзера и блока аварийной расстыковки.

Примечание — Нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине позволяет управлять скважиной и обеспечивает безопасное условие работы во время операций с инструментами на гибких трубах/кабеле и операций по обслуживанию скважины.

• 3.81 низкочастотное колебание судна (low-frequency vessel motion): Вызванное колебание при частоте ниже частоты волны, обычно с периодом от 30 с до 300 с.

• 3.82 номинальное значение (nominal value): Размеры, указанные на чертежах и в технических условиях.

• 3.83 общая потеря устойчивости (global buckling): Эластичная потеря устойчивости по Эйлеру (Euler).

• 3.84 овальность (ovalization): Отклонение замкнутого контура от формы окружности, при котором поперечное сечение принимает форму эллипса.

• 3.85 оператор амплитуды отражения; RAO (response amplitude operator): Соотношение между амплитудой подъема волновой поверхности и амплитудой ответной реакции плавучей буровой установки, и запаздывание по фазе между ними.

• 3.86 основная нагрузка (primary load): Нагрузка, которая не зависит от деформации конструкции райзера и создает внутренние усилия, необходимые для соблюдения закона статического равновесия.

Примечание — Внутреннее усилие действует при условии приложения нагрузки и не снижается в случае возникновения пластической деформации.

Пример — Внутреннее давление, наружное гидростатическое давление, собственный вес, содержимое и плавучесть райзера.

• 3.87 основное напряжение (primary stress): Напряжение, которое удовлетворяет законам статического равновесия давления, внешней силы и момента (т. е. воздействия нагрузок).

Примечания

• 1 В отношении механического поведения конструкции основной характеристикой напряжения такого типа является значительное увеличение деформации в результате полной пластификации сечения без самоограничения в случае увеличения внешней нагрузки.

• 2 В отношении основных напряжений делается различие между поверхностным напряжением и изгибающим напряжением с учетом их распределения в поперечном сечении, определяющем поведение под нагрузкой. Основное поверхностное напряжение определяется как среднее значение соответствующих напряжений компонентов, распределенное в сечении, определяющем поведение под нагрузкой. Основное изгибающее напряжение определяется как основное напряжение, линейно распределенное вдоль рассматриваемого сечения и пропорциональное расстоянию от нейтральной оси.

• 3 В отношении распределения поверхностного напряжения вдоль стенки делается различие между общим основным поверхностным напряжением и локальным основным поверхностным напряжением. Поверхностные напряжения, возникающие в результате значительной конструкционной неоднородности (например, встроенных устройств), рассматриваются как локальные.

• 3.88 отведение (drive-off): Непредусмотренное смещение плавучей буровой установки с динамическим позиционированием за счет главного двигателя или подруливающих устройств, обеспечивающих динамическое позиционирование.

• 3.89 отказобезопасный (fail-safe): Термин, применяемый к оборудованию или системе, разработанный таким образом, что в случае отказа или повреждения любой части системы, устройства срабатывают автоматически для стабилизации или обеспечения безопасности функционирования.

• 3.90 отказ (failure): Событие, приводящее к возникновению нежелательных условий, т. е. потере работоспособности компонента или системы, или ухудшению функциональных возможностей, приводящих к существенному снижению безопасности оборудования, персонала или окружающей среды.

Пример — Повреждение конструкции (чрезмерная пластическая деформация, потеря устойчивости, разрушение, утечка) или эксплуатационные ограничения (защищенная длина скользящей трубной секции, зазор).

• 3.91 отсоединение райзера (riser disconnect): Операция отсоединения райзера в предусмотренном месте за счет активации конструкции соединителя.

Пример — Отсоединение модуля экстренного отсоединения от нижнего соединительного узла-превентора райзера и/или отсоединение райзера от подводной испытательной фонтанной арматуры.

• 3.92 оценка механики разрушения (fracture mechanics assessment): Оценка и расчет, при котором определяют критические размеры дефектов при расчетных нагрузках для определения живучести детали при трещинообразовании, т. е. при утечке или разрушении.

• 3.93 ПВО для троса [гибких труб] (wireline/coiled tubing ВОР, WCT-BOP): Подводное ПВО, расположенное в верхней части подводной фонтанной арматуры, для обеспечения выполнения работ с использованием троса или гибких труб.

Примечание — Плашки WCT-BOP предназначены для срезания троса или гибких труб и одновременной герметизации эксплуатационного ствола.

• 3.94 переходное соединение надводной фонтанной арматуры (surface tree adapter joint): Переходник co стандартного соединителя секций райзера на соединитель в нижней части надводной фонтанной арматуры.

Примечание — Конфигурация проходного канала совместима со стандартным соединителем секций райзера. Обычно это специальное соединение монтируют на нижний соединитель надводной фонтанной арматуры до ее установки.

• 3.95 период повторяемости (return period): Средний промежуток времени между наступлениями данного события.

Примечание — Противоположностью периоду повторяемости является статистическая вероятность, с которой событие случается в любом заданном году.

• 3.96 пиковое напряжение (peak stress): Значение механического напряжения, которое является добавочным относительно основных и дополнительных напряжений при создании общего напряжения.

Примечание — Пиковые напряжения не приводят к каким-либо значительным деформациям и в комбинации с основными и дополнительными напряжениями имеют значение только для усталости и хрупкого разрушения.

• 3.97 плавучая буровая (добычная) установка [судно] (floating vessel): Плавучее сооружение, которое удерживается на плаву и позиционируется относительно морского дна с использованием систем позиционирования.

Примечание — Обычно рассматриваются следующие типы систем позиционирования: якорные системы швартовки и системы динамического позиционирования на базе подруливающих устройств. Могут рассматриваться комбинированные системы позиционирования.

Пример — Полупогружные буровые установки и буровые суда.

• 3.98 подвеска насосно-компрессорных труб (tubing hanger): Компонент, используемый для удерживания колонны НКТ при заканчивании скважины.

Примечание — Обычно используется для герметизации и изоляции затрубного пространства от окружающей среды.

• 3.99 подводная испытательная фонтанная арматура (subsea test tree): Подводное оборудование, основным элементом которого является запорная арматура, расположенное над инструментом для спуска подвески НКТ, и установленное внутри подводного ПВО при проведении работ по заканчиванию и капитальному ремонту скважин.

Примечание — Используется для обеспечения безопасности скважины и предусматривает узел расстыковки для райзера ЗиКРС. Подводная испытательная фонтанная арматура может быть скомпонована для работы на горизонтальных или вертикальных фонтанных арматурах.

• 3.100 подводная фонтанная арматура (subsea tree): Компонент системы подводной добычи, комплекс технических устройств, предназначенный для регулирования режима работы скважины с подводным расположением устья.

• 3.101 подводное устье скважины (subsea wellhead): Компоновка устья скважины, используемая при выполнении операций бурения и заканчивания, предусматривающая блокировку и герметизацию подводного блока ПВО и подводной фонтанной арматуры.

• 3.102 подъемное устройство (lifting device): Инструмент, предназначенный для подъема.

• 3.103 покупатель (purchaser): Организация, которая приобретает райзерную систему от имени и по поручению потребителя и/или оператора или для своих собственных целей.

• 3.104 поперечное рыскание (sway): Перемещение плавучей буровой установки вдоль поперечной оси.

• 3.105 потребитель и/или оператор (user and/or operator): Организация, которая использует и эксплуатирует райзерную систему.

• 3.106 припуск на коррозию (corrosion allowance): Значение величины толщины стенки, добавленное для трубы или компонента на коррозию, отслоение, истирание, эрозию, износ и другие формы потери материала.

• 3.107 продольное рыскание (surge): Перемещение плавучей буровой установки вдоль продольной оси.

• 3.108 проектировщик (designer): Физическое лицо или компания-разработчик, которая принимает на себя ответственность за проектирование райзерных систем в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

• 3.109 противовыбросовое оборудование; ВОР (blow-out preventer): Устройство, установленное на устье скважины для удержания давления в стволе скважины и кольцевом пространстве между обсадной и насосно-компрессорной колоннами, или в открытом стволе скважины во время бурения, заканчивания, опробования или ремонта скважины.

• 3.110 противоизносная втулка (wear bushing): Втулка, устанавливаемая в роторном столе, чтобы обеспечить гладкую боковую опору райзеру для ремонтных работ в скважине на уровне пола буровой установки.

• 3.111 прочность (strength): Механическая характеристика материала, обычно выражаемая в единицах измерения напряжений.

• 3.112 пульсирующее давление (surge pressure): Давление, возникающее за счет внезапных изменений скорости движения флюидов внутри райзера.

• 3.113 работа в кислотных условиях (sour service): Условия работы при проектном давлении с содержанием сероводорода выше минимума, установленного в ГОСТ Р 53679.

• 3.114 рабочий диапазон (operating envelope): Ограниченный диапазон параметров, в рамках которого работа будет выполнена в условиях надежного и соответствующего требованиям технического состояния оборудования.

• 3.115 рабочий режим (operating mode): Условие, обусловленное использованием и областью применения оборудования или системы райзера.

Примечание — К типовым рабочим режимам относятся: установка компонентов райзера, спуск/подъем, посадка/соединение, натяжение для проверки фиксации, испытание системы под давлением, нормальная эксплуатация, надводное закрытие, подводное закрытие, разъединение, подвешивание, натяжение для извлечения подвески НКТ, отказ системы динамического позиционирования, отказ системы натяжения и отказ якорной системы или якорных оттяжек.

• 3.116 размах напряжения (stress range): Разница между максимальным и минимальным значениями напряжения в цикле напряжений.

• 3.117 размах напряжений в надрезе (notch stress range): Сумма размаха основных напряжений, размаха дополнительных напряжений и размаха пиковых напряжений, образующая размах суммарных напряжений, используемая для оценки усталости несварных деталей.

• 3.118 звено верхнего натяжения райзера (top tensioned riser): Вертикально расположенное звено райзера, удерживаемое за счет верхнего натяжения в комбинации с граничными условиями, которые позволяют относительное перемещение райзера/плавучей буровой установки в вертикальном направлении и ограниченное перемещение в горизонтальном направлении плавучей буровой установки на одной или нескольких площадках.

• 3.119 райзер для заканчивания и капитального ремонта скважин (райзер заканчивания скважин) (completion riser): Временно установленный райзер, предназначенный для перемещения НКТ и КДС через ВК и ППВО.

• 3.120 райзер для ремонтных работ в скважине (repair riser): Временно установленный райзер, который образует эксплуатационный ствол от подводной фонтанной арматуры до поверхности и позволяет прохождение инструментов при выполнении кратковременных ремонтных работ, и может быть извлечен в случае возникновения сложных условий окружающей среды или экстренных ситуациях при проведении работ.

Примечание — В обычной практике ремонтные работы в скважине на акватории месторождения выполняют при помощи системы «в открытом море» (т. е. для вертикальных подводных фонтанных арматур), однако указанные работы также могут производить внутри водоотделяющей колонны, оборудованной барьерными элементами.

• 3.121 райзер из бурильных труб (drill pipe riser): Отдельная колонна бурильных труб с закрепленными по наружной поверхности труб шлангокабелями гидравлического, электрического управления подводным оборудованием.

• 3.122 райзер из насосно-компрессорных труб (tubing riser): Райзер, который состоит из одной или нескольких независимых насосно-компрессорных колонн и шлангокабеля гидравлической, электрической системы управления.

Примечание — При использовании двух и более насосно-компрессорных колонн, они могут оставаться независимыми друг от друга либо скрепляются вместе с использованием зажимных устройств соответствующего типа. Шлангокабель гидравлической системы управления обычно закрепляется хомутами на насосно-компрессорных колоннах через определенное расстояние при монтаже и спуске данных колонн.

• 3.123 райзер технического обслуживания скважин (work-over riser): Райзер системы технического обслуживания скважин «в открытом море», предназначенный для проведения спуско-подъемных операций модуля экстренного отсоединения и нижнего узла-превентора райзера и обеспечения доступа с буровой установки в скважину для проведения работ по техническому обслуживанию.

• 3.124 райзерная система (riser system): Включает райзер для заканчивания и капитального ремонта скважин, райзер для ремонтных работ в скважине, райзер технического обслуживания скважин и все встроенные компоненты, включая подводное и надводное оборудование.

Пример — При работе с подвеской НКТ система включает все элементы от подвески до верхнего привода (не включая сам верхний привод); при работе с фонтанной арматурой система включает все элементы от устья скважины до верхнего привода.

• 3.125 расчет (calculation): Использование аналитических формул или численных методов, например метода конечных элементов или метода граничных элементов, для исследования конструкционной надежности компонента/системы.

• 3.126 расчет предельных значений (limit analysis): Метод, используемый для расчета прочности компонента, изготовленного из идеально пластичного материала.

• 3.127 расчетный коэффициент (design factor): Коэффициент (коэффициент использования), применяемый при проектировании расчетных рабочих напряжений.

• 3.128 расчетный срок эксплуатации (design life): Период, в течение которого райзер может быть использован по предусмотренному назначению с учетом проведения предусмотренного технического обслуживания, но без необходимости его капитального ремонта или замены, включая периоды хранения и эксплуатации.

Примечание — Расчетный срок эксплуатации включает весь период от начала изготовления до списания райзерной системы или ее части.

• 3.129 расчетная нагрузка (design load): Комбинация воздействующих нагрузок.

• 3.130 расчетная прочность материала (design material strength): Напряжение, используемое для расчетов прочности конструкции.

• 3.131 расчетное давление (design pressure): Давление, принятое как постоянно действующее максимальное давление, оказываемое транспортируемой средой на трубопровод в процессе его эксплуатации и на которое рассчитана трубопроводная система.

Примечание — Расчетное давление часто называют максимально допустимым давлением или номинальным рабочим давлением, или максимально допустимым давлением.

Пример — Расчетное давление — это максимальное давление, рассматриваемое как статическое давление при закрытом устье скважины (у поверхности дна) или в верхней части райзера при открытой подводной арматуре, максимальное давление гидроразрыва, максимальное давление нагнетания, максимальное гидродинамическое давление или максимальное давление глушения скважины.

• 3.132 расчет на усталость (fatigue analysis): Типовой расчет на усталость с учетом напряжений и долговечности, с использованием кривых S—N и установленных расчетных коэффициентов на усталость.

• 3.133 расчет развития усталостных трещин (fatigue crack growth analysis): Расчет развития трещин от принятого исходного размера дефекта под воздействием циклических нагрузок.

Примечание — Используется для определения требований к контролю изготовления и планов контроля при эксплуатации.

• 3.134 расчет методом конечных элементов (finite element analysis): Численный метод расчета усилий, перемещений, напряжений, критических сил, частот собственных колебаний, основанный на разделении конструкции на небольшие непрерывные элементы с заданными свойствами материала.

Примечание — Расчет может быть локальным или общим.

• 3.135 роторный стол (rotary table): Устройство, используемое для приложения крутящего момента к бурильной колонне во время бурения и обычно расположенное в центральной части пола буровой установки.

Примечание — Может вращаться и удерживать противоизносную втулку или спайдер (подвесной ключ).

• 3.136 рычажное воздействие (prying): Увеличение внешней нагрузки с помощью псевдо-рычажного действия, когда нагрузка является эксцентрической растягивающей нагрузкой.

• 3.137 секция натяжения (tension joint): Специальная секция райзера, предназначенная для натяжения райзера заканчивания и капитального ремонта скважин с помощью системы натяжения плавучей буровой установки во время ремонтных работ в скважине системой «в открытом море».

Примечание — При использовании секция натяжения располагается под скользящей трубной секцией, которая предусматривает возможность крепления натяжного устройства к райзеру.

• 3.138 система доступа в скважину; СДС (well access system): Комплекс оборудования, применяемый для обеспечения контролируемого доступа в скважины с подводным расположением устьев.

Примечания

• 1 Основными узлами, составляющими систему, являются оборудование контроля скважины (подводное и надводное) и райзер определенного типа.

• 2 Система доступа в скважину может быть нескольких видов: система заканчивания и капитального ремонта скважин, система технического обслуживания скважин без водоотделяющей колонны, безрайзерная система тех-ническоего обслуживания скважин.

• 3.139 система технического обслуживания скважин «в открытом море»: (maintenance «open water» system): Система, состоящая из райзера технического обслуживания скважин и оборудования контроля скважины, предназначенная для операции технического обслуживания без применения ВК (или бурового райзера) и ПВО.

• 3.140 система натяжения (tensioner system): Устройство, которое обеспечивает близкое к постоянному значению натяжение райзерной колонны при компенсации относительного вертикального перемещения (хода) между плавучей буровой установкой и верхом установленной колонны райзера.

• 3.141 скользящая трубная секция (slick joint): Специальная секция райзера, предназначенная для предотвращения повреждения райзера и шлангокабеля системы управления в месте их прохождения через роторный стол.

Примечание — Обычно включается в состав райзера и иногда называется «упрочненная противоиз-носная секция».

• 3.142 случай нагружения (load case): Комбинация одновременно воздействующих нагрузок.

• 3.143 смещение плавучей буровой установки (vessel offset): Общее смещение плавучей буровой установки, с учетом среднего смещения плавучей буровой установки, колебаний с частотой волны и низкочастотного колебания плавучей буровой установки под действием ветра и волн.

• 3.144 смещение раскрытия вершины трещины; CTOD (crack tip opening displacement): Оценка размера трещины, который можно сравнить с критическим значением в начале распространения трещины.

• 3.145 снос (drift-off): Непредусмотренное боковое отклонение морской установки с динамическим позиционированием от его предусмотренного положения относительно устья скважины, обычно вызываемое потерей контроля позиционирования или перемещением.

• 3.146 соединитель (connector): Механическое устройство, обеспечивающее соединение смежных компонентов райзерной системы, обеспечения выдерживания прилагаемых нагрузок и предотвращения утечек.

Пример — Резьбовые типы, включая один фитинг с наружной резьбой (ниппель), один фитинг с внутренней резьбой (неразъемная муфта) и уплотнительное кольцо (уплотнительные кольца), или два ниппеля, муфту и уплотнительное кольцо (уплотнительные кольца); фланцевый тип, включая два фланца, болты и прокладки/уплотнительное кольцо (уплотнительные кольца); бугельные типы с хомутами, включая бугели, хомуты, болты и уплотнительное кольцо (уплотнительные кольца); соединители с защелками.

• 3.147 соединительный сварной шов (attachment weld): Угловой или проплавной сварной шов, используемый для закрепления компонентов на трубе или соединении.

• 3.148 сопротивление (resistance): Механическая характеристика компонента, поперечного сечения или элемента конструкции, например сопротивление изгибу, сопротивление локальной потере устойчивости.

• 3.149 составной райзер (integral riser): Райзер, в котором трубопроводы, находящиеся под давлением, встроены в общую компоновку или секцию.

Примечания

• 1 Составной райзер обычно классифицируется как райзер, заключенный в кожух, или без кожуха. Секция составного райзера обеспечивает одновременную установку эксплуатационного трубопровода и трубопроводов межтрубного пространства.

• 2 Заключенный в кожух ЗиКРС райзер может также содержать гидравлические управляющие линии внутри конструкционного корпуса. Такой тип райзеров обычно используется в системах с предполагаемыми высокими растягивающими и изгибающими нагрузками.

• 3.150 спайдер (spider): Устройство с выдвижными захватами или зажимами, используемое для удерживания райзера на упоре верхнего соединителя во время монтажа райзера.

Примечание — Спайдер устанавливают на вкладыше ротора или в роторном столе. Он обеспечивает точку подвески составного райзера ЗиКРС. Некоторые спайдеры будут закреплены через соединительные отверстия вкладыша ведущей трубы в главном вкладыше. При установленных штифтах спайдер может воспринимать крутящий момент. Для несоставных райзеров вместо спайдеров используются клинья для насосно-компрессорных труб.

• 3.151 срезающая арматура (shearing valve): Задвижка или шаровой кран, предназначенные для срезания троса или гибкой трубы с последующей геометизацией эксплуатационного ствола.

• 3.152 среднее смещение плавучей буровой установки [судна] (vessel mean offset): Смещение, вызванное установившимися силами течения, ветра и волн.

• 3.153 среднее статическое смещение (плавучей буровой установки) (mean static offset): Среднее статическое смещение включает статическое смещение под действием постоянного воздействия течения, ветра и волн, смещение под действием низкочастотных колебаний и активного позиционирования плавучей буровой установки.

• 3.154 срок эксплуатации (service life): Период времени, в течение которого оборудование работает в установленных проектных условиях, т. е. время активной эксплуатации, за исключением периода хранения.

Примечание — Срок эксплуатации составляет обычно небольшую часть проектного срока службы.

• 3.155 стыковочный узел (stab): Муфтово-ниппельный узел, который обеспечивает герметичность соединения двух труб.

Примечание —Для удержания муфты и ниппеля в зацеплении обычно используется внешний механизм (ключ).

• 3.156 стыковочный переводник (stab sub): Ниппельный элемент механизма уплотнения между сопряжениями компонента.

Примечание — Стыковочные переводники могут использовать эластомерные или металлические уплотнения, или те и другие.

• 3.157 технические условия на технологию изготовления (manufacturing procedure specification): Документ, подготовленный изготовителем для демонстрации того, что могут быть обеспечены и проконтролированы заданные характеристики в ходе предложенного технологического маршрута.

• 3.158 техническое обслуживание (maintenance): Совокупный набор мероприятий, выполняемых в период эксплуатации райзера для поддержания его функционирования.

• 3.159 технологическое закрытие (process shutdown): Управляемая последовательность событий, обеспечивающая защиту скважины от случайного и непредусмотренного попадания углеводородов в окружающую среду.

• 3.160 толщина пакета (grip length): Совокупная толщина всех элементов, стягиваемых вместе болтами и гайками, включая шайбы, прокладки и элементы соединения.

• 3.161 труба райзера (riser pipe): Бесшовная труба, которая образует основной канал звена райзера.

Пример — Труба райзера — это канал для направления потока скважинного флюида от скважины к надводной фонтанной арматуре.

• 3.162 трубный гибкий соединитель (jumper): Короткий отрезок гибкой трубы.

• 3.163 удерживающая запорная арматура (retainer valve): Компоновка трубопроводной арматуры в райзере, используемая для удерживания флюида в райзере, не допуская таким образом его попадания в окружающую среду во время операций расстыковки райзера.

Примечание — Обычно располагается непосредственно над местом расстыковки.

• 3.164 укороченный патрубок (pup joint): Секция райзера или насосно-компрессорной трубы короче стандартной длины.

• 3.165 уплотнение (seal): Элемент, являющийся барьером для предотвращения прохождения флюидов.

• 3.166 уплотнительное кольцо (gasket): Деформируемый материал (или комбинация материалов), предназначенный для зажатия между фланцами для предотвращения утечки флюида.

• 3.167 упорный торец (support shoulder): Выступ или рельеф на внешней поверхности соединителя или компонента райзера для удерживания райзерной системы или оборудования контроля скважины во время операций установки райзера подводно.

• 3.168 управляющий модуль (control module): Блок подводного управляющего оборудования для управления последовательными гидравлическими или электрогидравлическими операциями с поверхности.

Примечание — Может представлять собой управляющий модуль райзера, используемый для выполнения операций спуска колонн с использованием подвески НКТ или как управляющий модуль при выполнении ремонта с использованием подводной фонтанной арматуры для работы нижнего блока оборудования ремонта скважины.

• 3.169 установочная вставка (re-entry spool): Самая верхняя часть подводной фонтанной арматуры, с которой соединяется райзер ЗиКРС для обеспечения вертикального доступа в скважину, или самая верхняя часть нижнего соединительного узла райзера, к которому присоединен соединитель модуля экстренного отсоединения, для обеспечения отдельной точки расстыковки.

• 3.170 фактическое натяжение (effective tension): Осевое натяжение, рассчитанное в любой точке по длине райзера с учетом только верхнего натяжения и кажущегося веса райзера и его содержимого (положительное натяжение).

Примечание — Общую потерю устойчивости и геометрическую жесткость определяют фактическим натяжением.

• 3.171 флюид (fluid): Газы, жидкости и пар в беспримесных фазах, а также их смеси.

• 3.172 функциональная нагрузка (functional load): Нагрузка, определяемая физическим наличием райзерной системы, ее функционированием и обслуживанием, исключая нагрузки от давления.

• 3.173 ход (stroke): Общие вертикальные перемещения райзера вверх и вниз относительно плавучей буровой установки, т. е. перемещение системы натяжения райзера, буровой лебедки и секции скольжения.

Примечание — Он включает воздействие нагрузок от окружающей среды, функциональных нагрузок (т. е. верхнее натяжение, температура и среднее статическое смещение плавучей буровой установки) и давление.

• 3.174 хомут шлангокабеля (umbilical clamp): Хомут, используемый для крепления шлангокабеля (шлангокабелей) к звеньям райзера.

• 3.175 шаг (pitch): Номинальное расстояние между двумя смежными впадинами или вершинами резьбы.

• 3.176 шаровое соединение (ball joint): Шарнирная компоновка с центральным проходным отверстием, равным внутреннему диаметру райзера или превышающим его.

Примечание — Может размещаться в колонне райзера для снижения локальных изгибающих напряжений.

• 3.177 шаблон (drift): Цилиндрическая оправка для проверки проходного диаметра отдельной единицы оборудования или блока оборудования в собранном виде.

• 3.178 шлангокабель (umbilical): Гибкий сложносоставной шланг, состоящий из групп электрических кабелей, оптоволоконных кабелей, шлангов, трубопроводов или их комбинаций, соединенных вместе для гибкости и заключенных в оболочку и/или армированных для обеспечения механической жесткости, используемый для передачи гидравлических/электрических сигналов к источнику питания и от него к дистанционной станции.

• 3.179 частотный интервал (frequency domain): Метод динамического анализа, основанный на том, что любой применимый неупорядоченный процесс является надстройкой фундаментальных регулярных процессов.

Примечание — Расчет частотного интервала обычно связан с линейными системами.

• 3.180 экстренное быстрое отсоединение (emergency quick-disconnect): Автоматическое срабатывание аварийного закрытия скважины с последующим автоматическим подводным отсоединением райзера за счет срабатывания механизма специальной конструкции.

• 3.181 система колонны для спуска (landing string system): Вариант компоновки системы доступа в скважину, состоящий из райзера для заканчивания скважин, надводного оборудования, колонны для спуска с инструментами для монтажа/демонтажа насосно-компрессорных труб с подвеской, для проведения пуско-наладочных и ремонтных работ скважины.

• 4 Сокращения и обозначения

• В настоящем стандарте использованы следующие сокращения и обозначения:

ВК — водоотделяющая колонна;

ЗиКРС — заканчивание и капитальный ремонт скважины;

КДС — колонна для спуска;

МПД — магнитопорошковая дефектоскопия;

a_L — линейный коэффициент теплового расширения;

Р — безразмерный параметр распределения Вейбулла (Weibull);

P_thr — половина угла профиля резьбы, равная 30° для резьб UN;

Г(-) — гамма-функция;

Г(|;|) — дополнительная неполная гамма-функция;

у(|;|) — неполная гамма-функция;

Л_ь — переходные потери болта для инструмента натяжения;

• 8₁ — горизонтальное расстояние между гибким соединением и заданной точкой;

• §₂ — горизонтальное расстояние от центра тяжести до заданной точки;

• Е — разброс предварительной нагрузки при свинчивании;

E_peq — эквивалентная пластическая деформация;

E_f — разброс значений прикладываемого крутящего момента при свинчивании;

0_dev — угол отклонения ВОР и вертикальной оси корпуса устьевого оборудования

высокого давления относительно общей вертикальной оси;

0_В — угол верхнего шарового соединения морского райзера относительно верти

кальной оси отклонителя;

0_F — угол нижнего гибкого соединения морского райзера относительно верти

кальной оси ВОР;

0_G — общий угол нижнего гибкого соединения морского райзера относительно

общей вертикальной оси;

0_W — основное направление волны;

ц_п — коэффициент трения между гайкой и опорной поверхностью;

p_f — коэффициент трения между гайкой и резьбой болта;

p_st — статистический момент локального максимума;

v — коэффициент Пуассона;

v₀ — средняя повторяемость перехода через нулевое значение отклика напряжения;

v_{0 s} — средняя повторяемость перехода через нулевое значение для срока экс

плуатации;

p_int — плотность внутреннего флюида;

р₀ — плотность морской воды;

о — напряжение;

o_act — фактический средний (минимум три образца) предел текучести испытатель

ных образцов при температуре испытания;

в_ь — изгибающее напряжение;

в_Ьг — среднее напряжение на упорной поверхности;

a_eq — эквивалентное напряжение по Мизесу (von Mises);

Aa_eq — эквивалентный размах напряжений по Мизесу (von Mises);

O|_|g — напряжение конструкции в критической зоне;

Gj _t — напряжения на внутренней стороне секции/стенки;

о_т — поверхностное напряжение;

о_тах — максимальное циклическое основное напряжение;

о_теап — среднее циклическое напряжение;

o_mjn — минимальное циклическое основное напряжение;

o_N — напряжение в надрезе;

о₀ — напряжение снаружи сечения/стенки;

o_SD — стандартное отклонение процесса отклика напряжения;

o_st — статистический момент локального максимума;

(Ло)^ (До)₂, (Да)₃ — значения основных размахов напряжений в направлениях 1, 2 и 3 соответственно;

^eq^m^+<^ms⁺^bs — сумма основного и дополнительного изгибающего напряжения по Мизесу (von Mises);

• 5 Требования к системе

• 5.1 Назначение

Настоящий раздел определяет требования к райзерным системам.

• 5.2 Описание систем заканчивания и капитального ремонта скважин

Системы заканчивания и капитального ремонта скважин (также называются системами доступа в скважину) обеспечивают доступ в нефтегазовые скважины с подводным расположением устья. Такие системы состоят из комплекса наводного и подводгого оборудования, райзера определенного типа.

Райзерные системы заканчивания и капитального ремонта скважин подразделяются на несколько типов систем:

• - система технического обслуживания скважин «в открытом море»;

• - система колонны для спуска.

Каждая из систем служит для выполнения комплекса работ в скважине.

Райзер заканчивания скважин (системы колонны для спуска) используется для спуска ПНКТ и насосно-компрессорной колонны через буровой райзер и ПВО в ствол скважины. Райзер для ремонтных работ в скважине (системы технического обслуживания скважин «в открытом море») обычно используется вместо бурового райзера для повторного входа в скважину через ПФА в составе системы «в открытом море», а также может использоваться для установки ПФА. Райзер для заканчивания скважины и ремонтных работ может быть общей системой с элементами, которые добавляют или демонтируют в соответствии с решаемыми задачами.

Райзеры обоих типов предусматривают связь между стволом скважины и надводным оборудованием. Оба выдерживают внешние нагрузки и нагрузки от давления и размещают инструменты для выполнения необходимых операций. Райзер заканчивания скважин подвергается таким внешним нагрузкам, как изгибание бурового райзера, особенно на верхнем и нижнем соединениях (углы шарового/ гибкого соединения). Райзер для ремонтных работ в скважине подвергается нагрузкам от воздействия морской окружающей среды, таким как гидродинамические нагрузки от волн и течений в дополнение к перемещениям плавучей буровой установки.

• 5.3 Системное проектирование

Системное проектирование системы должно быть выполнено таким образом, чтобы все виды конструкторской деятельности по райзерной системе соответствовали положениям настоящей части стандарта, техническим условиям заказчика и законодательным и нормативным требованиям. Разработка системы должна включать, как минимум, следующее:

• - подготовку исходных данных для проектирования, см.12.3 и приложение В;

• - подготовку описания системы, см. 5.2;

• - проектирование системы, см. 5.5;

• - согласование проекта системы, см. 5.6;

• - верификацию, см. 5.15.

Типичная блок-схема процесса инженерно-технической разработки показана на рисунке 1.

• 5.4 Определение системы

Системное решение должно определять соответствие следующим требованиям:

• - законодательные и нормативные требования;

• - требования к системе барьеров; см. 5.9;

• - технические условия заказчика; см. приложение В;

• - исходные данные для проектирования; см. 12.3 и приложение В;

• - принципы проектирования, см. 5.7.3;

• - принципы работы; см. 5.7.4;

• - принципы безопасности; см. 5.8;

• - требования к рабочим характеристикам; см. 5.11 и приложение Б;

• - функциональные требования к системе и компонентам; см. 6.1.1 и 6.2.

Определение системы должно быть, как минимум, определено как:

• - описание системы;

• - принципиальная схема системы;

• - режимы работы райзерной системы; см. 5.7.1;

• - режимы работы системы управления оборудованием доступа в скважину; см. 5.7.2.

• 5.5 Проект системы

Проект системы должен быть основан на исходных данных для проектирования и определении системы. Проект системы должен включать, как минимум, следующее:

• - системные чертежи;

• - проектные спецификации компонентов;

• - выбор материалов; см. 7.4.3 и 8.2.1;

• - расчет райзера; см. раздел 6 и [1];

• - анализ системы управления оборудованием доступа в скважину, включая систему аварийного закрытия скважины и время срабатывания расстыковки; см. 6.3.5 и 6.3.6;

• - проект программы испытаний;

• - план внешних сопряжений.

• 5.6 Согласование проекта системы
  
  5.6.1 Общие положения

  Систематическое согласование или анализ должны быть проведены в соответствии с четко определенным обоснованием анализа и должны включать следующее:

• - верификацию системного соответствия;

• - оценку рисков.

Рисунок 1 —Типовая блок-схема процесса инженерно-технической разработки

• 5.6.2 Согласование соответствия системы

Согласование должно проводиться проектировщиком с заказчиком для проверки соответствия райзерной системы следующим требованиям:

• - законодательным и нормативным;

• - к системе барьеров; см. 5.9;

• - техническим условиям заказчика;

• - исходным данным для проектирования; см. 12.3 и приложение В;

• - принципам проектирования; см. 5.7.3;

• - принципам работы; см. 5.7.4;

• - принципам безопасности; см. 5.8;

• - к рабочим характеристикам; см. 5.11;

• - функциональным требованиям к системе и компонентам; см. 6.1.1 и 6.2.

• 5.6.3 Оценка рисков

Проектировщик должен указать область оценки рисков и методы оценки рисков. Область оценки или анализа должна отражать категорию критичности райзерной системы, категорию критичности операций и предшествующий опыт использования аналогичных систем и операций.

Несмотря на то, что первоочередной задачей является целостность райзерной системы, оценка рисков должна охватывать большую область, включая подводную скважину, буровой райзер и ПВО, плавучую буровую установку, условия окружающей среды и сопряжения системы в верхней и нижней части райзера заканчивания скважин.

Целью оценки рисков должна быть идентификация возможных критических элементов, операций или видов деятельности, которые могут создать или осложнить опасную ситуацию, и предусмотреть эффективные корректирующие меры (например, проектными или технологическими инструкциями).

Количественная оценка риска может быть выполнена для оценки совокупного риска для здоровья и безопасности, окружающей среды и активов и обычно включает следующее:

• - идентификацию источников опасности;

• - оценку вероятности случаев появления неисправностей;

• - сценарии развития аварий;

• - последствия и оценку рисков.

Примечание — Законодательство в некоторых странах требует проведения оценки рисков, как минимум, на общем уровне для определения критических сценариев, которые могут подвергать риску безопасность и надежность райзерной системы. Другими методологиями идентификации потенциальных источников опасности являются анализ характера и последствий отказа и исследование HAZOP.

Условия, которые могут определить необходимость системного рассмотрения и анализа рисков, включают:

• - новые или нестандартные операции;

• - операции в новых зонах/частях месторождения;

• - операции, выполняемые на новых или модифицированных плавучих буровых установках или сооружениях;

• - операции с использованием нового или модифицированного оборудования;

• - операции с привлечением подрядчика (подрядчиков), незнакомых с плавучими основаниями, зоной или видом работы;

• - операции, которые признаны представляющими опасность (например, высокие температуры/ высокое давление, динамическое позиционирование, одновременное выполнение операций, глубоководные операции или арктический климат).

• 5.7 Режимы работы
  
  5.7.1 Райзерная система

  Райзерная система обычно используется для выполнения следующих операций:

• - заканчивание скважины, т. е. спуск/подъем насосно-компрессорной колонны и подвески НКТ через буровой райзер и ПВО;

• - спуск/подъем ПФА;

• - операции по выполнению ремонтных работ в скважине с использованием инструментов на тро-се/гибких трубах для доступа к эксплуатационной колонне или затрубному пространству.

Типовая схема соединения райзера в режиме работы с ПФА показана на рисунке 2. В режиме работы с подвеской НКТ типовая схема представлена на рисунке 3, система используется для спуска скважинного оборудования через буровой райзер и блок ПВО. Типовые режимы работы для вертикальных и горизонтальных ПФА приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Типовые режимы работы

Типовые схемы каждого режима работы для обоих типов подводных ПФА показаны на рисунках с 4—7.

1 — верхний привод; 2 — буровой переводник; 3 — рама натяжения; 4 — устройство подачи гибкой НКТ; 5 — роторный вкладыш; б — надводный ПВО; 7 — надводная фонтанная арматура; 8 — переходное соединение надводной фонтанной арматуры; 9— шлангокабель (к катушке шлангокабеля); 10 — роторный стол буровой установки; 11 — скользящая трубная секция; 12 — зона буровой шахты; 13 — натяжные тросы райзера; 14 — секция натяжения райзера; 15 — стандартные звенья райзера; 16 — предохранительное звено; 17 — система подводной колонной головки; 18 — модуль экстренного отсоединения; 19 — направляющее основание; 20— нижний узел-превентор райзера; 21 — подводная фонтанная арматура; 22— морское дно

Рисунок 2 — Типовая схема общего расположения райзера — Режим работы с ПФА (система «в открытом море»)

1 — верхний привод; 2 — буровой переводник; 3 — рама натяжения; 4 — надводное оборудование; 5 — дивертор; б — надводная фонтанная арматура; 7— шлангокабель (к катушке шлангокабеля); 8 — скользящая трубная секция; 9 — роторный стол буровой установки; 10 — шаровое соединение; 11 — зона буровой шахты; 12 — телескопическая секция; 13 — натяжные тросы бурового райзера; 14 — секции бурового райзера; 15 — стандартные секции райзера заканчивания скважин; 16 — устье скважины;

17 — гибкое соединение; 18 — направляющее основание; 19 — НСУ (LMRP); 20 — морское дно; 21 — ПВО (ВОР)

Рисунок 3 — Типовая схема общего расположения райзера заканчивания скважин — Режим работы с подвеской НКТ

13 14

а) заглушенная скважина б) скважина под давлением

1 — надводная фонтанная арматура; 2 — изолирующая запорная арматура; 3 — удерживающая запорная арматура; 4 — подводная испытательная фонтанная арматура; 5 — инструмент для спуска/подъема ПНКТ; 6 — ПНКТ; 7 — нагнетание химических реагентов; 8 — колонна для спуска; 9 — место расстыковки; 10 — буровой райзер; 11 — блок ПВО; 12 — райзер заканчивания скважин; 13 — эксплуатационный ствол; 14 — затрубное пространство

Рисунок 4 — Типовая схема общего расположения райзера заканчивания и капитального ремонта скважин — ПФА вертикального типа — Режим работы с ПНКТ

12 13

1 — надводная фонтанная арматура; 2 — райзер ЗиКРС; 3 — модуль экстренного отсоединения; 4 — WCT-BOP; 5 — нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине; 6 — нижний узел-превентор райзера; 7 — место расстыковки; 8 — нагнетание химических реагентов; 9 — адаптер для ПФА; 10 — ПФА вертикального типа; 11 — ПНКТ; 12 — эксплуатационный ствол; 13 — затрубное пространство

Рисунок 5 — Типовая схема общего расположения райзера ЗиКРС — ПФА вертикального типа — Режим работы с ПФА

17

1 — буровой райзер; 2 — блок ПВО; 3 — внутренняя защитная крышка ПФА; 4 — ПНКТ; 5 — надводная фонтанная арматура; 6 — изолирующая запорная арматура; 7 — нагнетание химических реагентов; 8 — место расстыковки; 9 — удерживающая запорная арматура; 10 — подводная испытательная фонтанная арматура; 11 — обжимной патрубок адаптера; 12 — ПНКТ или инструмент для спуска защитной крышки ПФА; 13 — колонна для спуска; 14 — ПФА горизонтального типа; 15 — райзер ЗиКРС;

16 — дроссельная линия/линия глушения скважины; 17 — эксплуатационный ствол

Рисунок 6 — Типовая схема общего расположения райзера ЗиКРС — ПФА горизонтального типа — Режим работы с ПНКТ

1 — надводная фонтанная арматура; 2 — райзер ЗиКРС; 3 — модуль экстренного отсоединения; 4 — нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине; 5 — нижний узел-превентор райзера; 6 — место расстыковки; 7 — WCT-BOP;

8 — внутренняя защитная крышка ПФА; 9 — ввод химических реагентов; 10 — адаптер для ПФА; 11 — ПНКТ; 12 — ПФА горизонтального типа; 13 — удерживающая запорная арматура; 14 — изолирующая запорная арматура; 15 — эксплуатационный ствол; 16 — шланг циркуляции затрубного пространства

Рисунок 7 — Типовая схема общего расположения райзера ЗиКРС — ПФА горизонтального типа — Режим работы с ПФА

• 5.7.2 Система управления оборудованием доступа в скважину

Режимы работы системы управления должны быть определены для каждого из них (т. е. с подвеской НКТ и с ПФА) и последующих операций. Для каждого режима должно быть определено следующее:

• - последовательности автоматического завершения работы и расстыковки, включая последовательное время срабатывания, функции выдержки времени и функции блокировки;

• - режим отказа функций управления, где применимо (т. е. закрытие при отказе или фактический выход из строя);

• - тип функционирования системы управления (т. е. гидравлический, электрический, пневматический или ввод химических реагентов);

• - номер линии, диаметр линии, вытесняемый объем и максимальное давление в линии;

• - расположение и тип контрольно-измерительных приборов;

• - точки ввода химических реагентов/метанола, давление и интенсивность подачи.

• 5.7.3 Принципы проектирования

Все типы оборудования райзерной системы ЗиКРС, включенные в область применения настоящего стандарта, должны быть разработаны в соответствии с требованиями, определенными в настоящем стандарте.

Проектируемая система должна быть отказобезопасной.

Система должна быть разработана таким образом, чтобы любой отдельный отказ не мог привести к возникновению неприемлемого риска для безопасности персонала, окружающей среды или финансовым потерям.

Возможность возникновения отказов, обусловленных общей причиной, должна быть идентифицирована, и должны быть предусмотрены меры по минимизации вероятности таких событий.

• 5.7.4 Принципы работы

Райзерные системы ЗиКРС должны эксплуатироваться в соответствии с требованиями, установленными в 5.11 и указаниями, приведенными в приложении Б.

Все виды деятельности, связанные с райзерными системами ЗиКРС, должны быть выполнены таким образом, чтобы отдельные отказы не приводили к возникновению неприемлемого риска для безопасности персонала, окружающей среды или финансовым потерям. Это относится как к ошибкам из-за нарушения правил эксплуатации, так и к отказам оборудования, непосредственно используемого при выполнении операций, а также к оборудованию, используемому для вспомогательных функций.

Для всех операций проект системы должен быть рассчитан для наиболее неблагоприятных сочетаний функциональных нагрузок, нагрузок от воздействия окружающей среды и случайных нагрузок, одновременное возникновение которых может прогнозироваться, см. 7.3. Кроме того, должна быть возможность документального оформления того, что при возникновении непредвиденных ситуаций (т. е. при нарушении позиционирования плавучей буровой установки, блокировке компенсатора вертикальной качки и т.п.) райзерная система ЗиКРС не в состоянии передавать усилия такой величины, которые представляют опасность для барьеров. Эти требования применимы как локально (т. е. система ЗиКРС и соответствующие барьерные элементы), так и в целом (т. е. буровой райзер, ПВО, ПФА горизонтального типа, устье скважины, кондуктор и т. п.).

Функционирование райзерной системы ЗиКРС должно быть ограничено работоспособностью наиболее слабого компонента системы.

Примечание — Это требование применимо к расчетному давлению компонентов, расчетной температуре и допустимым внешним нагрузкам.

• 5.8 Принципы безопасности

Требования безопасности в рамках настоящего стандарта предусматривают такую организацию работ, которая исключает грубые ошибки (ошибки персонала), обеспечивает надлежащую компетенцию персонала, выполняющего работы, верификацию и обеспечение качества на соответствующих этапах.

Чтобы обеспечить общую безопасность системы, изготовитель при выборе подходящего решения должен применять следующие принципы, в порядке их перечисления:

• - устранить или снизить опасность, насколько это практически целесообразно;

• - использовать соответствующие меры защиты от опасных ситуаций, которые не могут быть устранены;

• - если представляется целесообразным, проинформировать потребителя об остаточных рисках и указать необходимость специальных мер для снижения рисков во время монтажа, эксплуатации и демонтажа.

Если имеется или может прогнозироваться в явном виде возможность эксплуатации с нарушением установленных режимов, райзерная система ЗиКРС должна быть спроектирована таким образом, чтобы не допустить опасных ситуаций, связанных с таким использованием, или, если это невозможно, должны быть даны соответствующие предупреждения, чтобы не допустить ситуаций, в которых райзерная система ЗиКРС могла бы использоваться с нарушением правил эксплуатации.

• 5.9 Требования к системе барьеров

Для всех эксплуатирующих организаций основные требования к системе барьеров должны быть установлены и реализованы с учетом положений национального законодательства, в соответствии с которыми должны эксплуатироваться райзерные системы ЗиКРС. Общие указания по основным принципам барьеров приведены в [2].

Как минимум, между продуктивным пластом и окружающей средой должны быть предусмотрены два независимых барьера, работоспособность которых была испытана, чтобы не допустить непреднамеренного выхода скважинного флюида из скважины.

Любые отдельные отказы барьера или барьерного элемента не должны приводить к потере контроля над скважиной, независимо от того, произошло это из-за ошибки оператора или отказа оборудования.

• 5.10 Стандарты

Райзерные системы ЗиКРС должны соответствовать требованиям применимых законодательных документов. Потребитель/эксплуатирующая организация должны указать законодательные акты, с учетом которых предполагается эксплуатация системы.

Оборудование райзерной системы ЗиКРС, включенное в область применения настоящего стандарта, должно быть спроектировано, изготовлено и испытано в соответствии со ссылками, нормами и стандартами, указанными в таблице 2.

Компоненты, которые не входят в область применения настоящего стандарта, но влияют на конструкцию, изготовление и эксплуатацию систем ЗиКРС, должны быть приняты во внимание и включены в процесс согласования проекта системы.

Таблица 2 — Ссылки, нормы и стандарты на оборудование

Продолжение таблицы 2

^а Заказчик должен указать уровень технических характеристик изделия, класс материала и уровень эксплуатационных требований, как определено в ГОСТ Р 51365 и ГОСТ Р ИСО 13628-4.

⁶ Классификация услуг, как определено в ГОСТ ISO 10432, любые требования к срезанию троса или гибкой трубы и более жесткие критерии герметичности, если применимы, должны быть указаны заказчиком.

Окончание таблицы 2

^в Любые требования к отрезанию троса или гибкой трубы и более жесткие критерии герметичности, если применимы, должны быть указаны заказчиком.

^г Компоненты, квалифицированные в соответствии с ГОСТ Р 51365 и ГОСТ Р ИСО 13533, квалифицируются только для условий нагрузок от воздействия давления и температуры. Компоненты по ГОСТ Р 51365 и ГОСТ Р ИСО 13533, соединяемые с райзером ЗиКРС, должны быть квалифицированы в соответствии с их предусмотренным применением.

^д Обычной отраслевой практикой является проектирование и квалификация оборудования такого типа для расчетных размеров и номинальных значений рабочего давления. Методы проектирования, определенные в ГОСТ Р ИСО 13628-4—2016, пункт 5.1 и ГОСТ Р ИСО 13533—2013, пункт 5.4, основаны только на номинальном рабочем давлении и давлении гидростатического испытания. Для применения райзеров ЗиКРС обычной отраслевой практикой является обеспечение того, чтобы комбинация нагрузок, определяемых в настоящем стандарте (т. е. нормальных, избыточных и случайных условий нагружения), не превышала номинальных характеристик оборудования. В случаях, где номинальные характеристики превышены, оборудование может быть спроектировано, изготовлено и квалифицировано в соответствии с настоящим стандартом.

^е Для удовлетворения законодательных требований и требований заказчика могут быть указаны более жесткие значения ударной вязкости материала по Шарпи (Charpy).

• 5.11 Требования к рабочим характеристикам
  
  5.11.1 Общие положения

  Райзер ЗиКРС классифицируется как вспомогательный райзер и обычно имеет ограниченный рабочий диапазон. В случаях, когда прогнозируется, что эксплуатационные условия выходят за пределы допустимых значений, райзер должен быть отсоединен и удерживаться на подвесе либо поднят.

Эксплуатационные параметры райзерной системы ЗиКРС должны контролироваться для обеспечения работы в пределах установленных ограничений; см. 11.4, приложение Б и [1]. Эксплуатационные параметры могут включать такие параметры, как высота и период волны, вертикальные перемещения плавучей буровой установки, смещение плавучей буровой установки и верхнее натяжение.

Требования к рабочим характеристикам должны быть документально оформлены в руководстве по монтажу и эксплуатации райзера; см. 12.9 и приложение Б. Руководство должно быть подготовлено совместно проектировщиком и оператором и должно определять процедуры безопасной установки, эксплуатации и обслуживания райзерной системы и ее компонентов. Учет эксплуатационных условий включает в себя основные принципы эксплуатации, перемещения плавучей буровой установки и ограничения окружающей среды, сопряжения плавучей буровой установки, установку райзера и его извлечение, работу во время эксплуатации, основные принципы контроля и технического обслуживания.

Безопасность эксплуатации райзера требует следующего:

• - учета при проектировании реальных условий, в которых будет эксплуатироваться райзер;

• - подготовки персонала эксплуатирующей организации и соблюдения ограничений для безопасной эксплуатации системы.

Перемещения и позиционирование плавучей буровой установки могут оказывать существенное влияние на конструкцию и эксплуатацию райзера. Некоторые операции, такие как спуск или подъем райзера, ремонтные работы в скважине и операции через эксплуатационный ствол могут быть ограничены или потребовать закрытия скважины, в зависимости от перемещений плавучей буровой установки и ограничений окружающей среды. Следует учитывать последовательности планового и аварийного закрытия скважины. Эти последовательности должны соответствовать национальному законодательству и требованиям эксплуатирующей организации.

Существует два уровня отсоединения райзера: нормальное или плановое отсоединение и быстрое или аварийное отсоединение. Быстрое или аварийное отсоединение райзерной системы может быть необходимо, когда возникает аварийная ситуация на плавучей буровой установке или в скважине, в случае отказа системы позиционирования или неожиданного и непредвиденного ухудшения погоды, характеристики которых выходят за пределы области рабочих режимов райзера.

• 5.11.2 Эксплуатация на плавучей буровой установке с динамическим позиционированием

Особые требования должны учитываться при эксплуатации райзерной системы ЗиКРС на плавучей буровой установке с динамическим позиционированием.

Должны быть предусмотрены предупредительные меры для снижения вероятности и последствий сноса/отрыва. Тип и степень реализации предупредительных мер должны быть определены в проекте системы, см. 5.5.

Предупредительные меры, связанные со сносом/отрывом, могут быть разделены на две основных категории:

• - меры, направленные на снижение вероятности возникновения ситуации сноса/отрыва;

• - меры, направленные на уменьшение последствий возникновения ситуации сноса/отрыва.

Последствия возникновения ситуации сноса/отрыва могут быть разделены на три основные категории:

• - возможность выброса в результате сноса или отрыва;

• - последствия для подводного оборудования (включая ПВО, ПФА, устье скважины и т. п.);

• - последствия для райзера (райзер системы ЗиКРС, буровой райзер, НСУ и т. п.) и для оборудования верхнего строения плавучей буровой установки (вышка, буровая лебедка, пол буровой установки, гибкие трубные соединители и т. п.).

Типовые предупредительные меры по снижению вероятности возникновения ситуации сноса/отрыва приведены в таблице 3.

Таблица 3 — Типовые предупредительные меры по снижению вероятности возникновения ситуации сноса/ отрыва

Типовые предупредительные меры по уменьшению последствий возникновения ситуации сноса/ отрыва приведены в таблице 4.

Таблица 4 — Типовые предупредительные меры по уменьшению последствий возникновения ситуации сноса/ отрыва

Окончание таблицы 4

Перечисленные факторы следует включать в проект системы как средство для определения последствий отказа системы динамического позиционирования и выбора предупредительных мер:

• - режим эксплуатации (режим работы с ПФА или режим работы с ПНКТ);

• - смещение плавучей буровой установки в результате нарушения позиционирования (т. е. снос, отрыв);

• - условия окружающей среды (т. е. глубина воды, состояние моря и течения);

• - аварийное закрытие райзерной системы ЗиКРС и последовательности аварийного отсоединения и время срабатывания;

• - угол разъединения блока аварийной расстыковки;

• - конструкционная прочность подводных барьеров (т. е. устья скважины, ПФА, нижнего соединительного узла райзера для ремонтных работ в скважине, подводной испытательной фонтанной арматуры ит. п.);

• - подъем верхнего блока колонны для спуска из бурового райзера ПВО;

• - расстояние между НФА и роторным столом плавучей буровой установки;

• - ход компенсатора вертикальной качки постоянного натяжения буровой лебедки плавучей буровой установки;

• - аварийное закрытие ПВО, последовательности аварийного отсоединения и время срабатывания.

• 5.12 Требования к организации и квалификации персонала

До начала выполнения работ, предусмотренных настоящим стандартом, в организации должен быть опеределен ответственный персонал для участия в проекте и схема взаимодействия между подразделениями. Организация работ на всех этапах должна быть такой, чтобы обеспечить безопасность их выполнения и соответствие применимой инженерной практике.

Весь персонал должен иметь необходимую квалификацию и практическую подготовку и иметь соответствующие возможности для выполнения порученной работы надлежащим образом. Квалифицированный персонал должен иметь достаточные навыки устной и письменной речи на языке, используемом при выполнении работ. Должна быть доступна документация по квалификации персонала.

• 5.13 Система контроля качества

Для обеспечения соответствия требованиям настоящего стандарта должна использоваться система контроля качества.

Примечание — ГОСТ Р ИСО 9001 предоставляет указания по выбору и использованию систем контроля качества.

• 5.14 Документация, журналы учета и прослеживаемость

Должна быть подготовлена документация, необходимая для обеспечения выполнения эксплуатации райзерной системы ЗиКРС в соответствии с настоящим стандартом. Документация должна быть доступна на различных этапах, т. е. проектирование, изготовление, эксплуатация и хранение. Должны быть определены требования и критерии, относящиеся к оборудованию и компонентам, имеющим особое значение для безопасности. Документация должна включать описание испытаний и технического обслуживания, необходимого для обеспечения поддержания заданного уровня безопасности. Все требования документации должны быть отражены в реестре документов.

Документация должна быть доступна потребителю или его агентам. Должны быть согласованы процедуры представления и/или утверждения. Документация должна быть представлена в форме, легко поддающейся рассмотрению и верификации. Проектная документация должна включать сборочные чертежи, ведомости деталей и проектные расчеты. Документы, защищенные правом собственности или признанные конфиденциальными, должны быть доступны для просмотра.

Журналы учета райзерной системы ЗиКРС должны вестись и содержаться в таком виде, чтобы демонстрировать соответствие требованиям настоящего стандарта на протяжении всего срока службы.

Должна быть обеспечена прослеживаемость для всей информации, имеющей существенное значение для безопасности и работоспособности райзера ЗиКРС на протяжении всего срока службы.

• 5.15 Верификация

Верификация проекта, изготовления и испытаний должна выполняться в соответствии с общей четко определенной программой и планом верификации. Что касается организации и отчетности, должна обеспечиваться организационная независимость исполнителей работ и тех, кто отвечает за верификацию.

Должно быть верифицировано соответствие требованиям настоящего стандарта, техническим условиям заказчика и законодательным требованиям.

Должны оцениваться объем и методы верификации на разных этапах. При этой оценке особое внимание должно уделяться последствиям любого отказа или дефекта, который может возникнуть во время изготовления райзера ЗиКРС и его последующего использования.

Для подтверждения соответствия райзерной системы ЗиКРС требованиям настоящего стандарта в отношении материалов, деталей конструкции и размеров и того, что во время изготовления и эксплуатации могут быть соблюдены требования к процедурам и персоналу, должна быть выполнена верификация проекта.

Результаты верификации должны быть документально оформлены.

Верификация может иметь форму проверки расчетов, чертежей и изготовления путем наблюдения за выполнением работ или быть в виде независимого анализа. Верификация также может включать опробования или испытания оборудования и систем.

Многопрофильный анализ проекта также может быть использован как часть верификации.

• 5.16 Ответственность покупателя/потребителя

Покупатель/потребитель или их уполномоченный агент несут ответственность за подготовку технического задания на разработку, изготовление и поставку райзерной системы ЗиКРС, которая должна быть изготовлена в соответствии с настоящим стандартом. Техническое задание должно содержать детальную информацию, достаточную для предоставления исходных данных для проектирования райзера ЗиКРС в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

• 6 Функциональные требования

  • 6.1 Назначение

Настоящий раздел определяет функциональные требования к райзерной системе ЗиКРС, ее подсистемам и компонентам.

• 6.1.1 Функциональные требования к системе

В зависимости от ситуации райзерная система ЗиКРС должна удовлетворять следующим требованиям:

• - обеспечивать возможность опробования скважины, текущего ремонта скважины с использованием инструментов на тросе или на гибких НКТ и изоляцию скважины;

• - обеспечивать эксплуатационный канал от отдельных стволов ПФА или ПНКТ к плавучей буровой установке для капитального ремонта скважин;

• - обеспечивать проход для флюида и инструментов через отдельный ствол или несколько проходных стволов ПФА/ПНКТ от плавучей буровой установки для капитального ремонта скважин;

• - обеспечивать канал для всех используемых флюидов и их циркуляцию к стволу скважины и от него;

• - выполнять функцию направляющей для всех инструментов и оборудования, спускаемых в скважину или извлекаемых из нее;

• - предоставлять средства для соединения компонентов райзера для ремонтных работ в скважине безопасным и эффективным способом на роторном столе буровой установки или в специально предназначенной рабочей зоне;

• - выполнять функцию спускаемой колонны для ПФА;

• - выполнять функцию спускаемой колонны для ПНКТ;

• - обеспечивать спуск райзера ЗиКРС через буровой райзер и систему ПВО;

• - обеспечивать спуск райзера для заканчивания скважины в открытом море;

• - предоставлять средства для подключения внешних и соединения внутренних управляющих линий для ПФА или инструментов для спуска, если необходимо.

• 6.1.2 Требования к шаблону

Установленные в данном разделе требования к шаблону применимы к компонентам райзера в дополнение к любым требованиям к шаблону, определенным в других документах.

Покупатель должен установить требования к шаблону для проходных каналов ПН КТ.

Каждая трубная секция райзера ЗиКРС или компонент в составе райзера, через которые будет проходить инструмент, должны быть проверены шаблоном.

Если возможно, компоненты райзера следует проектировать и контролировать шаблоном в соответствии с одним из классов шаблонов, приведенных в таблице 5. Типы и длины шаблонов показаны на рисунке 8.

Могут быть согласованы отклонения от этих размеров шаблонов.

Как альтернатива этим размерам шаблонов в качестве оправки может использоваться конкретный профиль инструмента.

При выборе конкретного минимального внутреннего диаметра трубы особое внимание следует уделять отклонениям трубы райзера, зоне основного потока во время операций с буровым снарядом, изменениям осевых линий и уступам в комплектах оборудования.

Таблица 5 — Размеры шаблонов

Размеры в миллиметрах (Размеры в дюймах)

• 6.2 Требования к компонентам
  
  6.2.1 Назначение

  В 6.2 определены требования к отдельным компонентам, составляющим райзерную систему ЗиКРС. Каждый компонент определен в части, касающейся его функций и системных сопряжений.

  • 6.2.2 Общие требования

Конструкция системы ЗиКРС должна учитывать эксплуатационную технологичность компонентов. Контроль и очистка должны легко выполняться как снаружи, так и внутри. Переводники ПВО и другие детали системы, где в замкнутых пространствах может удерживаться морская вода или скважинные флюиды, должны легко демонтироваться. Уплотнения и прокладки должны быть доступны для контроля и легко заменяться на плавучей установке для ремонта скважин.

Все компоненты райзерной системы ЗиКРС должны быть квалифицированы для соответствующих нагрузок при свинчивании/развинчивании, давлений, температур и внешних нагрузок.

Упругие, эластомерные или металл-к-металлу уплотнения могут использоваться как основные уплотнения для удерживания углеводородов, контроля скважины, флюидов для заканчивания и глушения скважин в сопряжениях компоновки и соединителях райзера. Там, где уплотнения металл-к-металлу не используются, должны быть предусмотрены дополнительные уплотнения (основные плюс резервные).

Нагрузки давления разъединения соединений должны быть рассчитаны на наиболее неблагоприятные условия уплотнения (т. е. должна приниматься во внимание утечка по наибольшему диаметру дополнительного уплотнения, если не предусмотрен сброс давления).

При использовании уплотнений для защиты окружающей среды особое внимание следует уделить установлению избыточного давления в управляющих линиях при возможном взаимодействии с эксплуатационной колонной или заколонным пространством. В проекте также следует учитывать воздействие концевых нагрузок от давления, действующих в зоне, ограниченной уплотнением для защиты окружающей среды, поскольку одно или несколько внутренних уплотнений могут допускать утечки.

Соединения, подверженные только наружному давлению, должны быть снабжены системой (системами) уплотнений с внешней и внутренней целостностью.

Все уплотнения должны быть квалифицированы на соответствующие давления, температуры, флюиды и области применения.

Корпус компонента и герметичность соединителя должны удовлетворять требованиям 7.4.11.5.

Барьерные элементы скважины должны быть герметичны после возможных аварийных состояний: см. 7.4.11.5.

Требования к герметичности проходных каналов компонентов, которые являются более жесткими, чем применимые нормативы и стандарты (см. таблицу 2) должны быть согласованы с техническими условиями заказчика.

Внутренние поверхности всех вертикальных каналов должны быть гладкими и не содержать острых выступов, а также должны обеспечивать проход соответствующих шаблонных инструментов.

Вся арматура вертикального канала (каналов) должна обеспечивать прохождение шаблона.

Вся арматура должна быть рассчитана на закрытие в направлении потока в условиях максимального потока и давления.

Припуск на коррозию должен быть предусмотрен во всех соответственных случаях, кроме случаев использования коррозионно-стойких материалов. Припуск на коррозию и использование коррозионно-стойких материалов должен рассматриваться для заданных типов углеводородов, флюидов заканчивания скважины, интенсификации притока и глушения скважины, которые будут вводиться в систему и использоваться при техническом обслуживании и хранении; см. 7.4.4.

Все компоненты, которые могут подвергаться воздействию только наружного давления (например, гидростатического давления), должны быть рассчитаны на сопротивление смятию; см. 7.5.2.3 и 7.5.3.3.

Для всех компонентов, которые могут подвергаться воздействию давления ПВО (например, давление испытания ПВО, давление ПВО при дросселировании и глушении скважин), должны учитываться воздействия любых осевых нагрузок в результате дифференциальных зон уплотнения (т. е. поршневой эффект) в комбинации с другими условиями нагружения.

Райзерная система для ремонтных работ в скважине должна быть рассчитана для установки как с направляющими канатами, так и без направляющих канатов, и для подъема, где применимо.

Конструкция направляющих систем должна предусматривать допуски свинчивания при уплотнении, угол повторного ввода и освобождения, повреждения интерфейсов систем управления и поверхностей уплотнения, возможность доступа к существующим направляющим канатам, стойкам или направляющим раструбам, где применимо.

Проушины и другие подъемные устройства, используемые для обычного обслуживания оборудования, должны быть разработаны в соответствии с ГОСТ Р ИСО 13628-4—2016 (пункт 5.1.3.8).

Болтовые фланцевые соединения должны быть собраны и скрепляться болтами в соответствии с документально оформленной процедурой, квалифицированной при испытаниях, до достижения указанного предварительного натяжения болтов. Общие руководства по сборке фланцевых соединений на болтах приведены в [8].

Болтовые фланцевые соединения должны собираться монтажниками, квалифицированными для выполнения таких работ. Монтажники болтовых фланцевых соединений должны пройти квалификацию путем испытаний, подтверждающих их способность выполнения квалифицированных процедур и достижения заданного предварительного натяжения болтов.

• 6.2.3 Колонна для спуска

Колонна для спуска должна содержать все оборудование, необходимое для спуска и подъема ПНКТ в безопасных условиях.

Колонна для спуска должна:

• - допускать ориентацию и центрирование ПНКТ, если необходимо;

• - допускать испытания ПВО, при установке в проходном канале блока ПВО;

• - обеспечивать аналогичные конструкционные и функциональные требования (например, стойкость к осевым нагрузкам, передача флюидов и давления), как стандартная райзерная секция ЗиКРС;

• - быть рассчитана на наружное давление (т. е. давление испытания ПВО, давление ПВО при дросселировании и глушении скважины и т. п.) в комбинации с другими условиями нагружения;

• - обеспечивать изоляцию скважины с помощью компонентов самой колонны для спуска или при помощи ПВО;

• - обеспечивать средства отстыковки посадочной колонны от ПНКТ;

• - обеспечивать концевую заделку линий управления в верхней части и прокладку всех гидравли-ческих/электрических линий от нее до оборудования, размещенного в посадочной колонне и ПНКТ, как требуется системой;

• - обеспечивать способ разъединения с ПНКТ в случае возникновения внештатной ситуации, обеспечивая при этом безопасное состояние скважины.

Блок колонны для спуска и ее отдельные компоненты должны включать устройство (устройства) предотвращения вращения, чтобы обеспечить передачу вращения при ориентации ПНКТ и не допустить воздействия крутящего момента на гидравлические стабилизаторы. Максимальное предусмотренное вращение, необходимое для ориентации ПНКТ, и сопротивление крутящему моменту забойного оборудования и райзера ЗиКРС должны составлять основу для установления требований к максимальному крутящему моменту. Сопротивление кручению должно учитываться при статических и динамических воздействиях (например, ориентации при максимальной посадочной скорости). Для неориентируемых ПНКТ устройства предотвращения вращения могут не требоваться.

• 6.2.4 Подводная испытательная фонтанная арматура

Подводная испытательная фонтаннная арматура должна быть отказобезопасной и обеспечивать возможность оставления скважины в безопасном состоянии.

Подводная испытательная фонтанная арматура должна быть скомпонована таким образом, чтобы полностью находиться в пределах рабочего диапазона параметров блока ПВО и обеспечивать место разъединения, обеспечивающее подъем райзера независимо от подводной испытательной фонтанной арматуры.

В компоновку подводной испытательной фонтанной арматуры следует включать верхнюю изолирующую запорную арматуру и нижнюю срезающую/изолирующую арматуру. Срезающая изолирующая арматура должна быть в состоянии срезать гибкую НКТ и трос, в соответствии с требованиями заказчика.

В компоновку подводной испытательной фонтанной арматуры следует включать, как минимум, два отказобезопасных блока закрывающей предохранительной арматуры. Если оба блока запорной арматуры относятся к срезающе-герметизирующему типу, нижний блок арматуры следует рассматривать как основной срезающий блок арматуры. Срезающая/изолирующая арматура должна быть в состоянии срезать гибкую НКТ, кабель с оплеткой и гладкую проволоку, в соответствии с требованиями заказчика.

Запорная арматура должна быть в состоянии выдерживать давление снизу без помощи давления управляющих линий. Один из блоков арматуры также должен быть в состоянии выдерживать давление сверху, чтобы обеспечить возможность испытания под давлением райзерной колонны ЗиКРС. Однако для удовлетворения этого требования может использоваться давление управляющих линий.

Подводная испытательная фонтанная арматура должна предусматривать возможность прокачивания, чтобы обеспечивать возможность глушения скважины через закрытую арматуру в случае отказа гидравлической системы. Арматура должна автоматически возвращаться в исходное положение при выравнивании давления.

Если в конструкцию подводной испытательной фонтанной арматуры включено устройство захвата и подачи гибкой НКТ, оно должно быть встроено в нижний блок арматуры, при этом верхний блок арматуры должен работать как основной блок срезающей арматуры. Устройство захвата и подачи должно иметь возможность двусторонней герметизации и быть в состоянии выдерживать общий вес гибких НКТ ниже подводной испытательной фонтанной арматуры. Расстояние между верхним и нижним блоками арматуры должно быть достаточным для ловильных работ прихваченных/подвешенных гибких НКТ. Отрезанные гибкие НКТ после отрезания должны быть отцентрированы для захвата овершотом. Блок срезающей арматуры должен быть разработан таким образом, чтобы проход срезанной гибкой НКТ имел достаточные размеры для обеспечения циркуляции через гибкие НКТ

В подводную испытательную фонтанную арматуру следует включать встроенный обжимной патрубок, позволяющий закрытие трубных плашек ПВО между ПНКТ и подводной испытательной фонтанной арматурой. Обжимной патрубок должен иметь упорный фланец на нижнем конце. Упорный торец, противодействуя закрытым трубным плашкам, должен не допустить освобождение подводной испытательной фонтанной арматуры в случае непредвиденной разблокировки инструмента для спуска/подъ-ема ПНКТ. Обжимной патрубок должен быть оборудован гидравлическим проходным отверстием для облегчения контроля необходимых функций инструмента для спуска/подъема ПНКТ и самой ПНКТ.

Точка расстыковки должна располагаться выше изолирующей арматуры и ниже глухих срезающих плашек ПВО, чтобы ПВО мог изолировать устье скважины.

Для закрытия плашек ПВО должен быть предусмотрен достаточный зазор для учета допусков на установку в блоке ПВО и колонне для спуска.

Расстояние в механизме экстренного отсоединения между разъединяющимся соединителем верхней части подводной испытательной фонтанной арматуры (фиксатором) и нижней частью глухой срезающей плашки должно быть достаточным, чтобы обеспечить выполнение расфрезеровывания и ловильных работ. Может быть предусмотрена внутренняя ловильная шейка как резерв для инструментов для спуска овершота.

Разъединяющийся механизм экстренного отсоединения подводной испытательной фонтанной арматуры должен быть рассчитан для стыковки основного прохода (основных проходов) и линий управления, и должен обеспечивать полную ориентацию перед окончательным соединением. Соединитель должен иметь активную функцию запирания под давлением, чтобы находиться в рабочем состоянии в течение всей операции.

Гидравлические муфты механизма экстренного отсоединения должны быть рассчитаны на сброс запертого давления при расстыковке райзера. Поступление флюида из окружающей среды должно быть сведено к минимуму, чтобы не допустить загрязнение гидравлических линий. Должно быть возможным испытание на давление с поверхности для проверки надежности уплотнения после соединения.

Для предотвращения расстыковки механизма экстренного отсоединения без, как минимум, одной закрытой предохранительной арматуры подводной испытательной фонтанной арматуры должен быть встроен замок. Замок может быть как механическим устройством, так и обеспечиваться логической схемой системы управления. Должна быть предусмотрена возможность в любой момент обойти этот замок. 42

Конфигурация подводной испытательной фонтанной арматуры не должна противодействовать работе ПВО при закрытии устья скважины во время выполнения любых операций.

В подводную испытательную фонтанную арматуру следует включать независимые основные и дополнительные разъединяющие и срезающие устройства. Должны быть предусмотрены предохранительные устройства для того, чтобы не допустить случайного срабатывания основных и дополнительных разъединяющих и срезающих устройств.

Конструкция подводной испытательной фонтанной арматуры должна предусматривать процеду-ру/метод реагирования на внештатные ситуации, которые будут обеспечивать срабатывание арматуры и соединителей подводной испытательной фонтанной арматуры с соблюдением правильной последовательности операций для защиты скважины. Это может быть использовано в случае отказа основной системы управления.

Подводная испытательная фонтанная арматура должна включать линию/порт для ввода химических реагентов с двойным механизмом герметизирующих/обратных клапанов (дублирование клапанов), расположенным между двумя основными запорными арматурами.

Подводная испытательная фонтанная арматура должна включать устройство предотвращения вращения, чтобы обеспечить передачу крутящего момента при ориентации ПНКТ и не допускать приложение крутящего момента к гидравлическим стабилизаторам.

• 6.2.5 Срезной патрубок

Срезной патрубок может быть включен в состав колонны для спуска для возможности закрытия скважины при закрытии срезающих плашек ПВО.

Срезной патрубок должен располагаться на уровне срезающих плашек ПВО и выше подводной испытательной фонтанной арматуры.

Срезной патрубок должен быть рассчитан на срезание с помощью срезающих плашек ВОР без повреждения других компонентов колонны для спуска.

Гидравлические линии должны быть зафиксированы срезающим переводником таким образом, чтобы обеспечить срезание срезающими плашками и избежать осложнений при захвате ловильными инструментами во время ремонтно-восстановительных работ.

Срезной патрубок может быть наиболее слабым компонентом колонны для спуска.

Квалификационные испытания срезного патрубка срезающими плашками ПВО должны быть проведены покупателем/потребителем. Образец для квалификационных испытаний срезающих плашек должен включать внешние гидравлические линии и внутренние гладкую проволоку, кабель с оплеткой и гибкие трубы (отдельные или пучки) в соответствии с требованиями покупателя.

Проходное отверстие срезанной трубы должно иметь достаточную площадь сечения потока для обеспечения задавливания (глушения) скважины.

• 6.2.6 Удерживающая запорная арматура

  • 6.2.6.1 Общие положения

Удерживающая запорная арматура может использоваться в режиме работы с ПНКТ и в режиме работы с ПФА.

Арматура должна быть с дистанционным управлением, оставаться в исходном положении при отказе (без автомата аварийного закрытия) или быть отказобезопасной.

Режим арматуры при отказе должен быть определен в системе медотом FMECA и/или при анализе методом HAZOP.

• 6.2.6.2 Режим работы с ПНКТ

Арматура должна быть рассчитана на изоляцию эксплуатационного ствола (каналов) райзера ЗиКРС от бурового райзера перед отсоединением.

Арматура должна быть в состоянии удерживать полное расчетное давление сверху.

Арматура должна быть расположена так близко от разъединяющегося соединителя подводной испытательной фонтанной арматуры, насколько это практически возможно.

Если предусмотрено закрытие кольцевого превентора ПВО на корпусе арматуры, она должна быть рассчитана на выдерживание совокупной нагрузки от закрытого кольцевого превентора и наружного давления.

Арматура должна включать средства, обеспечивающие уравновешивание давления между проходом (проходами) райзера ЗиКРС и бурового райзера перед отсоединением.

Между удерживающей запорной арматурой и подводной испытательной фонтанной арматурой должен быть предусмотрен замок, чтобы райзерная колонна ЗиКРС не могла быть отсоединена до тех пор, пока удерживающая запорная арматура не достигнет полностью закрытого положения. Это должно не допустить утечек скважинного флюида/технологических жидкостей под давлением в буровой райзер.

Замок может быть как механическим устройством, так и обеспечиваться логической схемой системы управления. Должна быть предусмотрена возможность в любой момент обойти этот замок.

Удерживающая запорная арматура может включать устройства, обеспечивающие циркуляцию райзера ЗиКРС.

• 6.2.6.3 Режим работы с ПФА

Арматура должна быть рассчитана на изоляцию эксплуатационного ствола (каналов) райзера ЗиКРС от окружающей среды перед отсоединением.

Арматура должна быть в состоянии удерживать полное расчетное давление сверху.

Должен быть предусмотрен замок между удерживающей запорной арматурой и нижним соединительным узлом райзера для ремонтных работ в скважине таким образом, чтобы райзерная колонна ЗиКРС не могла быть отсоединена до тех пор, пока удерживающая запорная арматура не достигнет полностью закрытого положения.

Должна быть предусмотрена возможность в любой момент обойти замок (например, автоматически во время аварийного быстрого отсоединения).

Удерживающая запорная арматура может включать устройства, обеспечивающие циркуляцию райзера ЗиКРС.

• 6.2.7 Изолирующая запорная арматура

Изолирующая запорная арматура может использоваться в режиме работы с ПНКТ и в режиме работы с ПФА.

Арматура должна быть рассчитана на изоляцию скважинного флюида от окружающей среды во время проведения внутрискважинных работ инструментами, спускаемыми на длинных тросах/гибких НКТ.

Арматура должна быть рассчитана на удерживание давления снизу при изоляции скважинного флюида без содействия давления управляющей линии.

Арматура должна быть рассчитана на удерживание давления сверху, чтобы позволить проведение испытаний лубрикаторной секции райзера ЗиКРС. Для удовлетворения этого требования может быть использовано давление управляющих линий.

В случае отказа гидравлической системы изолирующая запорная арматура должна позволить глушение скважины задавливанием. Это требование может быть выполнено путем использования, в числе прочего, обхода арматуры для открытия, через изолированную байпасную линию, или конструкции арматуры, позволяющей прокачивание через арматуру, когда она находится в закрытом положении.

Блок изолирующей запорной арматуры должен быть расположен ниже НФА.

При размещении в буровом райзере изолирующая запорная арматура должна быть расположена за пределами хода внутреннего элемента телескопической секции (компенсационной секции) бурового райзера.

Арматура должна быть с дистанционным управлением, оставаться в исходном положении при отказе.

Может быть предусмотрен порт для линии ввода химических реагентов с обратным клапаном.

• 6.2.8 Система ориентации ПНКТ

Система ориентации может быть активной или пассивной. При пассивной системе ориентация ПНКТ выполняется во время ее начального спуска в устьевое оборудование/ПФА. При активной системе для ориентации ПНКТ необходимы дополнительные операции (кроме начального спуска).

Конструкция системы ориентации должна учитывать следующее:

• - передачу крутящего момента через райзерную колонну;

• - накопленное вращательное отклонение от соосности в результате наложения допусков;

• - позитивную индикацию обеспечения соосности ПНКТ;

• - изменения конфигурации блока ПВО (если указано покупателем).

Система ориентации должна позволять ориентацию колонны для спуска до установки ПНКТ.

Примечание — Ориентация ПНКТ может не требоваться для концентрических конструкций ПФА.

• 6.2.9 Нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине

Нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине должен включать оборудование, необходимое для безопасного обслуживания скважины с использованием инструментов, спускаемых на гибких НКТ и тросе. Оборудование, используемое в нижнем соединительном узле райзера для ремонтных работ, должно обеспечивать возможность поддержания скважины в безопасном состоянии и отсоединения райзерной системы от ПФА в любой необходимый момент.

Нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине может включать модуль экстренного отсоединения, WCT-BOP и инструмент для спуска ПФА; см. рисунок 9, блоки б) и в).

Блок а) Блок 6) Блок в)

Рисунок 9 — Схемы сопряжений нижнего соединительного узла райзера для ремонтных работ в скважине

Инструмент для спуска ПФА должен обеспечивать сопряжение с блоком установки ПФА и может быть выполнен одним блоком с WCT-BOP или как отдельный элемент. Для отдельных конструкций инструментов для спуска ПФА стандартное сопряжение с WCT-BOP рассматривается в приложении А, для ПФА вертикального типа. Инструмент для спуска ПФА должен удовлетворять требованиям, определенным в ГОСТ Р ИСО 13628-4—2016, пункт 7.15.

WCT-BOP может быть оборудован верхним блоком установки для сопряжения с модулем экстренного отсоединения или с соединением для сопряжения с нижним соединением райзера.

В оба сопряжения следует включать соединения управляющих линий с сопряжениями WCT-BOP и ПФА, если необходимо.

Другими сопряжениями могут быть направляющие конструкции для повторного ввода и/или участие водолаза, или интерфейсы систем управления дистанционно-управляемых устройств, в соответствии с требованием.

Если не согласовано иначе, в конфигурации WCT-BOP для ПФА вертикального типа следует предусмотреть блок установки с профилем соединителя, аналогичным соединителю ПФА, таким образом, чтобы ПФА можно было установить с помощью модуля экстренного отсоединения без WCT-BOP.

В нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине следует включать перепускную перемычку между эксплуатационными каналами райзера, чтобы обеспечить циркуляцию до отсоединения райзера подводно (активации механизма экстренного отсоединения). Перепускная перемычка должна содержать отсекающую арматуру.

Для нижнего соединительного узла райзера для ремонтных работ в скважине следует предусмотреть возможность испытания райзера под давлением ниже точки отсоединения и выше арматуры WCT-BOP.

В нижнем соединительном узле райзера следует предусмотреть проходы равного или большего размера, чем в ПФА. Должны быть предусмотрены необходимые переходы в сопряженных компонентах райзера, чтобы компенсировать различия размеров проходов или межколонного пространства ПФА, обеспечить проход соответствующих шаблонов.

В нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине следует включать направляющую систему для установки и демонтажа райзера с использованием направляющих канатов, если это применимо.

Должна быть рассмотрена возможность возникновения проблем с вертикальными габаритами при совместной установке или обслуживании нижнего соединительного узла райзера для ремонтных работ в скважине и ПФА через буровую шахту морской буровой установки. Высота компоновки будет оказывать влияние на конструкцию райзера в отношении момента нагрузки на ПФА и сопряжения нижнего соединительного узла райзера для ремонтных работ в скважине. В каждом конкретном случае должна быть согласована допустимая высота компоновки.

• 6.2.10 Модуль экстренного отсоединения

Модуль экстренного отсоединения должен обеспечить быструю расстыковку райзера в случае нарушения позиционирования плавучей буровой установки или непредвиденных условий окружающей среды.

Модуль экстренного отсоединения может быть расположен непосредственно над WCT-BOP (см. рисунок 9, блок в), или альтернативно место аварийной расстыковки может располагаться на блоке установки ПФА (см. рисунок 9, блок а). Выбор конфигурации будет зависеть от типа ПФА и системных требований, см. раздел 5. Например, для систем ПФА вертикального типа в случае, показанном на рисунке 9, блок а), инструмент для спуска ПФА может использоваться как блок аварийной расстыковки, и арматура ПФА может быть использована для закрытия скважины.

Модуль экстренного отсоединения должен содержать нижний соединитель с дистанционным управлением, сопрягаемый с соединителем WCT-BOP (или с соединителем ПФА, по выбору).

Верхний соединитель модуля экстренного отсоединения должен иметь соединение для стыковки с нижним соединителем райзера. Могут использоваться фланец, бугельное соединение или фирменный соединитель райзера.

На нижнем соединителе модуля экстренного отсоединения должны располагаться соединители управляющих линий для сопряжения с WCT-BOP (или с ПФА, по выбору).

Направляющая конструкция для повторной установки как с направляющими канатами, так и без направляющих канатов должна быть внедрена в конструкцию соединителя WCT-BOP.

Нижний соединитель модуля экстренного отсоединения должен обеспечивать расстыковку под большим углом (моментом).

Минимально допустимый угол освобождения модуля экстренного отсоединения должен обеспечивать аварийную быструю расстыковку при максимальных значениях условий эксплуатации, указанных для райзерной системы ЗиКРС. Минимальный угол расстыковки должен составлять 10°. Верификация минимального необходимого угла расстыковки должна быть выполнена при согласовании проекта системы; см. 5.6.

Угол разъединения должен быть подтвержден и квалифицирован при испытаниях.

• 6.2.11 Подводные превенторы для троса/гибких труб (WCT-BOP) и срезающая арматура

Сопряжение нижнего конца WCT-BOP или узла срезающей арматуры должно быть совместимо с инструментом для спуска ПФА. Верхний конец должен быть совместим с блоком аварийной расстыковки или соединением нижнего конца райзера.

Сопрягающие соединения должны быть совместимы с размерами и каналами ПФА.

В зависимости от конструкции запорного устройства и требований заказчика число плашек ВОР или блоков срезающей арматуры, используемых в WCT-BOP, может быть различным. WCT-BOP должен включать, как минимум, следующую арматуру:

• - верхнюю двустороннюю отсекающую арматуру в каждом проходном канале;

• - срезающую арматуру или плашку в каждом эксплуатационном стволе, в котором будет оборудование, спускаемое на гибких НКТ или тросе (или любой другой инструмент/устройство), которое не может быть поднято из эксплуатационного ствола в случае аварийного закрытия скважины.

В корпусе WCT-BOP должна быть предусмотрена конструкция, которая должна выдерживать комбинированное воздействие внешних факторов, таких как натяжение и изгиб райзера, а также внутреннее и наружное давление.

Срезающие/режущие устройства могут выполнять срезание как методом «в одной плоскости», так и методом «в двух плоскостях». Устройство срезания в двух плоскостях будет оставлять остатки металла гибкой НКТ или троса после срабатывания. В таких случаях система должна предусматривать место для размещения этих осколков.

Если конструкция WCT-BOP включает устройство захвата/удерживания (т. е. трубные/удерживаю-щие плашки) для гибких НКТ, они должны быть расположены ниже срезающих плашек. Трубные удерживающие плашки должны обладать двусторонней герметизирующей способностью и быть в состоянии удерживать в подвешенном состоянии полный вес гибких НКТ ниже WCT-BOP. Расстояние между срезающими плашками и трубными/удерживающими плашками должно быть достаточным, чтобы обеспечить выполнение ловильных работ с удерживаемыми/подвешенными гибкими НКТ. Срезанная гибкая НКТ должна быть отцентрирована после срезания, чтобы обеспечить зацепление ловильным овершотом. Можно предусмотреть возможность циркуляции через срезанные гибкие НКТ. Чтобы обеспечить циркуляцию, срезающие плашки должны быть рассчитаны таким образом, чтобы отверстие срезанной трубы имело достаточную площадь сечения для обеспечения потока.

Должна быть предусмотрена возможность циркуляции жидкостей внутри райзера ЗиКРС и цирку-ляция/задавливание эксплуатационной колонны через межколонное пространство.

Вся арматура/плашки должны быть способны к закрытию в направлении потока в условиях максимальной интенсивности потока и максимального давления.

Вся арматура должна быть способна к открытию при разности давления до и после арматуры, равной максимальному рабочему давлению.

В WCT-BOP следует включать линию/порт подачи метанола с двойными герметизирующими/об-ратными клапанами, с размещением точки ввода в эксплуатационном стволе между верхней изолирующей арматурой и нижней срезающей арматурой или плашками.

Датчик давления может быть установлен в эксплуатационном стволе, между верхней изолирующей арматурой и нижней срезающей арматурой или плашками.

При проектировании системы должно быть учтено влияние установки односторонней или двусторонней герметизации полостей каналов.

Система должна предусматривать возможность замены герметизирующих элементов на морской буровой установке.

Комплекты плашек с приводами должны быть рассчитаны на восстановление/замену на морской буровой установке в открытом море, без нарушения гидравлических контуров.

Все типы арматуры/плашек должны иметь индикаторы положения, различаемые ТНПА/водолазом.

Плашки с двусторонними гидравлическими приводами должны быть оборудованы автоматической и механической системой блокировки, чтобы не допустить непредвиденного срабатывания.

Все типы арматуры/плашек должны иметь возможность ручного их переключения из закрытого в отрытое положение.

В дополнение к испытаниям и документации WCT-BOP или блоку срезающей арматуры, как указано в разделе 9, для приемки должны быть выполнены следующие инструкции:

• - квалификационные испытания плашек должны быть проведены в соответствии с инструкциями, приведенными в ГОСТ Р ИСО 13533—2013, пункт 5.5;

• - гидростатическое проверочное испытание WCT-BOP должно быть проведено в соответствии с процедурами, приведенными в ГОСТ Р ИСО 13533—2013, пункт 8.5.8.6;

• - квалификационные испытания срезающей арматуры должны быть проведены в соответствии с ГОСТ Р 51365 с последующими испытаниями срезания/герметичности в соответствии с документально оформленными техническими условиями изготовителя;

• - размер образца перерезаемого изделия для испытания на срезание должен соответствовать требованиям заказчика.

• 6.2.12 Соединители

  • 6.2.12.1 Общие положения

Соединитель должен позволять многократные свинчивания и развинчивания в конкретных условиях использования в течение расчетного срока эксплуатации.

Эксплуатационный канал должен быть гладким и обеспечивать прохождение инструментов и т. п.

Конструкция должна быть такой, чтобы любой удерживаемый флюид внутри эксплуатационного ствола не влиял на установку или эксплуатацию соединителя.

Конструкции соединителей, имеющие несколько эксплуатационных каналов, должны предусматривать переходники или уплотнительные кольца для герметизации каждого ствола.

Соединитель должен быть снабжен уплотнениями, которые обеспечивают герметичность соединителя по отношению к внутреннему и наружному давлению в процессе спуска, установки и эксплуатации, см. также приложение Г.

Если уплотнения нескольких каналов встроены в наружное уплотнение для окружающей среды или дополнительное уплотнение, в непосредственной близости к каналам должна быть предусмотрена двусторонняя герметизация для предотвращения перетоков между отдельными каналами.

Если используется уплотнение для окружающей среды, то следует учитывать возможность коммуникаций между управляющими линиями под давлением и эксплуатационным или межколонным проходом.

Эффект воздействия концевых нагрузок от давления вокруг зоны, ограниченной уплотнением для окружающей среды, следует учитывать при проектировании, поскольку одно или несколько внутренних уплотнений могут допускать утечки.

Нагрузки от давления разъединения соединителя должны быть рассчитаны на базе наиболее неблагоприятных условий уплотнения (т. е. должны быть рассмотрены утечки по резервному уплотнению наибольшего диаметра, если не предусмотрена разгрузка).

Все уплотнения должны быть квалифицированы на все применимые нагрузки от свинчивания/раз-винчивания, давления, температуры, внешние нагрузки, флюиды и обслуживание.

Конструкция соединителя также должна учитывать удобство обслуживания компонентов. Контроль и очистка должны легко выполняться как снаружи, так и изнутри. Узлы, в которых могут удерживаться в замкнутых пространствах морская вода или скважинные флюиды, должны легко демонтироваться.

Уплотнения и прокладки должны быть доступны для контроля и легко заменяться на морской буровой установке. Повторное использование уплотнений, уплотнительных колец/прокладок должно быть определено изготовителем.

Для соединителя и/или соответствующего инструмента для спуска следует предусмотреть возможность позиционирования и выравнивания для совмещения компонентов таким образом, чтобы соединение выполнялось без повреждения уплотнительных поверхностей или конструкционных соединительных устройств.

Внешний профиль не должен сужать проходы, необходимые для оборудования или специальных инструментов.

Все вертикальные проходы, включая уплотнения и прокладки, должны иметь возможность контроля шаблоном; см. 6.3.

• 6.2.12.2 Соединители модуля экстренного отсоединения

Соединители должны предусматривать средства быстрого и надежного соединения и рассоединения в соответствии с допущениями, установленными при оценке проекта в ходе демонстрации соответствия критериям прочности, утечек и усталости.

Следует предусмотреть проектирование и предварительную нагрузку соединителей таким образом, чтобы минимизировать относительные перемещения деталей в результате внешних циклических нагрузок. Для нормальных рабочих условий соответствующие торцы бугельного соединителя должны оставаться с предварительным нагружением. При воздействии случайных нагрузок торцы бугельного соединителя могут расходиться при условии, что уплотнения соединителя остаются герметичными.

Соединитель должен быть гидравлическим, с дистанционным управлением. Конструкция соединителя должна предусматривать большее усилие размыкания, чем нагрузки замыкания, обычно на 25 %.

Соединитель должен быть рассчитан таким образом, чтобы не допустить освобождение при отсутствии давления гидравлического замыкания. Это может быть обеспечено механизмом автоблокировки соединителя или резервированием с использованием механического замыкающего устройства, или другого адекватного устройства. Конструкция замыкающего устройства должна учитывать освобождение в случае отказа.

Соединитель должен предусматривать дополнительный способ освобождения, который может быть гидравлическим или механическим. Гидравлические линии размыкания и замыкания должны быть расположены таким образом, чтобы позволить ТНПА/водолазу выполнить операцию срезания или включить средства для сброса давления, если это необходимо для работы дополнительного освобождения.

На соединителях модуля экстренного отсодинения в качестве первичного уплотнения должны использоваться уплотнения типа металл-металл.

Должен быть предусмотрен внешний индикатор положения, доступный для контроля с участием ТНПА/водолаза.

В соединителе следует предусмотреть возможность проведения испытаний уплотнения низким обратным давлением, чтобы проверить правильность сборки соединитель/уплотнение.

Допуски машинной обработки и зазоры должны быть установлены таким образом, чтобы все соединители одного размера и конфигурации были взаимозаменяемыми. Для обеспечения взаимозаменяемости должен проводиться контроль размеров в процессе изготовления.

Конструкция должна обеспечивать условие, что любая удерживаемая жидкость не влияет на со-единение/отсоединение или эксплуатацию самого соединителя.

• 6.2.12.3 Соединитель секций райзера ЗиКРС

Соединитель должен быть прочным и надежным, обеспечивать возможность быстрого и надежного свинчивания, развинчивания, спуска и подъема секций райзера.

Соединитель секций райзера должен обеспечивать взаимозаменяемость частей, чтобы иметь возможность спускать секции райзера в любой последовательности.

Уровень безопасности по отношению к разрушению в результате пластической деформации, утечки и усталости должен быть сопоставимым с уровнем безопасности сопряженной трубы.

Конструкция соединителя не должна допускать ослабления в динамических условиях эксплуатации.

Соединитель может также предусматривать опору для передачи веса подвешенной колонны райзера на спайдер райзера во время операций установки или извлечения райзера, включая возможное его подвешивание.

Соединители райзера следует проектировать с угловой ориентацией для обеспечения возможности контролировать угловую ориентацию ПНКТ перед посадкой или угловую ориентацию фиксатора подводной испытательной фонтанной арматуры перед повторным вводом.

Максимальный крутящий момент соединителя должен быть достаточным для обеспечения, где применимо, следующего:

• - свинчивания и развинчивания соединителя;

• - перемещения плавучей буровой установки под воздействием погодных условий;

• - ориентации ПНКТ;

• - ориентации соединителя подводной испытательной фонтанной арматуры во время повторного ввода;

• - срезания любого механического дополнительного освобождающего механизма.

В случаях, когда соединитель обеспечивает опору для вспомогательных линий или модуля плавучести, при проектировании соединителя должны быть учтены связанные с этим нагрузки.

Эксплуатационный канал соединителя следует согласовывать с внутренним диаметром присоединяемой трубы (гладкий, не создающий препятствий).

Уплотнительные поверхности соединений райзера должны быть спроектированы таким образом, чтобы минимизировать повреждения во время обслуживания секций райзера.

Уплотнительные поверхности должны иметь коррозионно-стойкую наплавку или коррозионностойкое покрытие. Коррозионно-стойкие покрытия должны быть квалифицированы для конкретных условий эксплуатации.

Для соединителей ЗиКРС райзеров в качестве основных уплотнений могут использоваться упругие, эластомерные уплотнения или уплотнения типа металл-к-металлу. Если уплотнения металл-к-металлу не используются, то должны быть предусмотрены резервированные уплотнения (резервные в дополнение к основным).

Нагрузки давления разъединения соединителя должны быть рассчитаны на базе наиболее неблагоприятных условий уплотнения (т. е. должна быть предусмотрена возможность утечки по резервному уплотнению наибольшего диаметра).

Соединение может предусматривать средства для испытаний соединения под давлением после сборки без повышения давления в райзере ЗиКРС. Это может быть достигнуто путем испытания уплотнения обратным давлением, т. е. испытание под низким давлением для проверки правильности установки уплотнения.

Допуски машинной обработки и зазоры должны быть установлены таким образом, чтобы все соединители одного размера и конфигурации были взаимозаменяемыми. Для обеспечения взаимозаменяемости в процессе изготовления может проводиться контроль размеров предельными проходными калибрами вместо систематических испытаний на взаимозаменяемость.

• 6.2.13 Переходное силовое звено райзера

Переходное силовое звено райзера должно обеспечивать для райзерной системы переходную зону промежуточной жесткости между ПФА и райзером. Она должна быть в состоянии гасить высокие локализованные напряжения, повышая таким образом усталостную долговечность и расширяя рабочий диапазон системы.

Верхний конец переходного силового звена райзера должен соединяться с самым нижним звеном райзера с использованием соединителя райзера, совместимого со стандартным звеном райзера.

Нижний конец переходного силового звена райзера должен иметь возможность соединения с соединителем модуля экстренного отсоединения или инструментом для спуска ПФА. Могут использоваться соответствующий фланец, бугельное соединение или фирменный соединитель райзера.

Длина и распределение жесткости переходного силового звена райзера должны быть точно скоординированы с общим анализом системы райзера и конструкцией ПФА и устьевого оборудования, чтобы не допустить избыточных нагрузок на отдельные компоненты.

Диаметр переходного силового звена райзера (включая соединители) должен быть достаточно небольшим, чтобы проходить через роторный стол.

Особое значение должно быть уделено простоте установки во время сборки в буровой шахте морской буровой установке переходного силового звена райзера с нижним блоком райзера для ремонта в скважине.

• 6.2.14 Звенья райзера

Стандартные звенья райзера должны иметь минимальную длину 13,7 м (45 фут). Все стандартные секции должны иметь одинаковую длину.

Укороченные секции, «короткие патрубки», должны быть предусмотрены для правильной подгонки длины колонны райзера. Короткие патрубки должны иметь конструкцию и размеры соединителей такие же, как и стандартные звенья райзера.

Стандартные звенья райзера и «короткие патрубки» должны, при соединении вместе, работать как продолжение эксплуатационных и межколонных проходных каналов от ПФА или ПНКТ до поверхности. Их основной функцией должно быть удерживание скважинных флюидов во время работ по заканчиванию скважины или ремонтных работ в скважине, обеспечивая при этом вертикальный доступ к эксплуатационному и межколонному каналам для выполнения операций с использованием инструментов на тросе или гибких НКТ.

Стандартные соединения райзера должны иметь идентичные соединители, чтобы обеспечить соединение любых специальных секций, таких как переходное соединение ПВО, переходное силовое звено райзера, секция натяжения, скользящая трубная секция и переходное соединение НФА.

Для подачи гидравлической энергии и электрических сигналов/питания с целью контроля и осуществления выполнения функций ПФА и ПНКТ могут использоваться управляющие шлангокабели. Должны быть установлены соответствующие хомуты для шлангокабелей для крепления шлангокабеля (шлангокабелей) к звеньям райзера на указанном расстоянии друг от друга.

Звенья райзера не должны иметь незакрепленных деталей или деталей, которые могут освободиться во время спуска и подъема.

Звенья райзера, соединители и все приспособления должны быть рассчитаны на предотвращение повреждений во время спуска и подъема.

Звенья райзера должны быть рассчитаны на соединение в свечу из двух или более секций.

• 6.2.15 Секция натяжения райзера

Секция натяжения райзера должна включать переходное кольцо, предназначенное для сопряжения с кольцом устройства натяжения райзера плавучей буровой установки.

На плавучих буровых установках, без системы натяжения райзера, секция натяжения райзера должна быть снабжена проушинами или аналогичными элементами, обеспечивающими закрепление натяжных тросов от системы натяжения плавучей буровой установки. Должно использоваться достаточное число проушин, чтобы обеспечить выравнивание с натяжными устройствами плавучей буровой установки и минимизировать крутящий момент в системе райзера. Альтернативно проушины могут свободно поворачиваться вокруг секции натяжения райзера с использованием вертлюжного кольца, чтобы упростить выравнивание с натяжными устройствами плавучей буровой установки.

Для плавучей буровой установки с турельной якорной системой или динамическим позиционированием вертлюжное кольцо должно быть оборудовано подшипниками с низким коэффициентом трения. Крутящий момент разъединения и спуска вертлюжного кольца в рабочих условиях должен быть достаточно низким, чтобы не допустить нежелательного смещения натяжных устройств плавучей буровой установки и нагрузки кручения на райзер.

Секция должна обеспечивать непрерывность эксплуатационного и межколонного проходных каналов, где применимо.

Верхний конец секции натяжной секции должен быть соединен со скользящей трубной секцией или промежуточной секцией (коротким патрубком).

Нижняя часть секции натяжения райзера должна быть соединена со стандартным звеном райзера.

Секция натяжения райзера, включая переходное кольцо, проушины и вертлюжное кольцо, должна быть предназначена для следующего:

• - выдерживать полный вес райзера ЗиКРС, включая нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине, ПФА, влияние избыточного натяжения и динамические воздействия;

• - компенсировать асимметричное натяжение, вызванное отказом, как минимум, одного натяжного устройства морской буровой установки;

• - компенсировать асимметричные нагрузки из-за несоосности натяжных тросов плавучей буровой установки;

• - если применимо, компенсировать статическое и динамическое влияние кольца устройства натяжения райзера. Также необходимо учитывать воздействие нагрузки в результате периодического или постоянного нахождения кольца натяжного устройства в зоне заплеска;

• - если применимо, компенсировать воздействие крутящего момента из-за сопротивления кручению вертлюжного кольца или натяжного кольца плавучей буровой установки.

• 6.2.16 Скользящая трубная секция (противоизносная трубная часть)

Если установлено, скользящая трубная секция или противоизносная трубная часть должна представлять собой секцию разйзера с защитным кожухом, проходящим во время проведения работ на уровне роторного стола плавучей буровой установки. Если не согласовано иначе, защитный кожух должен быть съемным, чтобы обеспечивать контроль и обслуживание расположенных внутри скользящей трубной секции шлангокабелей. Длина должна быть достаточной, чтобы пройти через роторный стол, отклонитель и шаровое соединение, включая удлинение, обеспечивающее перемещения плавучей буровой установки относительно колонны райзера.

Наружный профиль защитного кожуха должен быть гладким, чтобы не допускать прихватывание скользящей трубной секции при перемещениях внутри роторного стола в случае вертикальных колебаний плавучей буровой установки. Следует предусмотреть пониженное сопротивление изгибу, создаваемое втулками, чтобы уменьшить изгибающие моменты, возникающие в соединенных секциях райзера. Могут применяться сплошные или сегментированные кожухи.

Если не указано иначе, скользящая трубная секция должна быть снабжена стандартными соединителями райзера; верхний соединитель скользящей трубной секции соединен с переходным соединением НФА; нижний соединитель скользящей трубной секции может быть соединен с секцией натяжения или с промежуточной секцией (коротким патрубком).

Управляющий шлангокабель может проходить параллельно скользящей трубной секции. В этом случае он должен либо проходить внутри защитного кожуха, либо соответствующим образом закрепляться снаружи в предусмотренном для этого специальном желобе или углублении на кожухе, чтобы не допустить повреждения шлангокабеля при его прохождении через уровень роторного стола, отклонитель и шаровое/гибкое соединение.

Особое значение должно быть уделено упрощенному обслуживанию и установке в полевых условиях на плавучей буровой установке.

• 6.2.17 Переходное соединение надводной фонтанной арматуры

Переходное соединение может быть фланцевым, резьбовым или другим фирменным соединением, которое определяется конструкцией НФА. Нижняя часть переходного соединения НФА соединена со скользящей трубной секцией с использованием соответствующего соединения райзера. В качестве альтернативы, переходное соединение НФА может быть сконструировано как одно изделие со скользящей трубной секцией.

Переходное соединение должно быть максимально коротким.

• 6.2.18 Надводная фонтанная арматура

НФА должна иметь в составе конструкции технические средства для закрытия эксплуатационного канала и глушения скважины.

НФА должна иметь вертикальную конструкцию со сквозными проходными каналами. Число проходных каналов должно соответствовать конструкции райзера ЗиКРС и условиям его эксплуатации.

Вертикальный канал (каналы) должен обеспечить беспрепятственное прохождение колонны инструментов, спускаемой на тросе/гибких НКТ.

Конфигурация НФА должна включать комплект запорных арматур, как минимум, по одной задвижке на каждом вертикальном канале и по одной задвижке в каждом боковом отводе (выкидных линиях), если не определено иначе покупателем. Все задвижки должны управляться дистанционно. Боковые задвижки должны управляться дистанционно, быть отказобезопасными с двусторонней герметизацией. Коренные и/или коронные задвижки (расположенные в вертикальном канале) НФА должны управляться дистанционно, оставаться в исходном положении при отказе/потере управляющего сигнала и обеспечивать двустороннюю герметизацию.

Время закрытия задвижки выкидной линии должно соответствовать требованиям технологии технологической остановки скважины.

Конструкция НФА должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 51365 или эквивалентного документа.

Вертикальный канал НФА должен контролироваться шаблоном в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51365 или эквивалентного документа.

Боковые отводы и отводы линии глушения должны иметь фланцевые соединения, оси должны быть направленны под углом 90° к поверхности роторного ствола. Фланцевые соединения на ответвлениях должны обеспечивать подключение к гибким шлангам системы управления оборудованием доступа в скважину, таким как подача раствора глушения, подача химических реагентов, и к системам буровой установки/судна, таким как станция сепарации/факельная мачта. В конструкции отводов должны быть учтены нагрузки от изгиба, натяжения и срезания, создаваемые гибкими шлангами буровой установки/судна, в комбинации с внутренним давлением.

НФА должна включать мониторинг давления в вертикальном канале (каналах).

НФА должна быть в состоянии поднять всю колонну райзера ЗиКРС, включая систему ПНКТ или ПФА, и удовлетворять требованиям «избыточного натяжения» для подтверждения правильной посадки и крепления подводного оборудования.

Верхняя часть НФА должна удерживать переходник для троса/гибких НКТ. Переходник для троса/ гибких НКТ может быть независимым или выполнен заодно с НФА.

В конструкции НФА должны быть учтены изгибающие нагрузки, создаваемые переходником для троса/гибких НКТ.

Звено верхнего натяжения райзера обычно должно сопрягаться через один из следующих элементов:

• - натяжное кольцо, встроенное в НФА;

• - рама натяжения, закрепленная на НФА или переходнике для троса/гибких НКТ;

• - элеватор обсадных труб, закрепленный на переходнике для троса/гибких НКТ;

• - проушины, предусмотренные на блоке НФА.

Если натяжное кольцо встроено в конструкцию НФА, то должно учитываться число точек натяжения, способность кольца поворачиваться и возможность боковых нагрузок. Натяжное кольцо должно упростить использование штропов элеватора или высокопрочных канатных стропов. Размер проушин должен быть достаточным для выдерживания нагрузок натяжения.

Если предусмотрена рама натяжения в комплекте с НФА, то она должна быть рассчитана на любые реальные условия нагружения. Рама натяжения должна обеспечить сохранение допустимых пределов для всех нагрузок и деформаций оборудования, установленного в верхней части надводной фонтанной арматуры (т. е. ПВО для гибких НКТ или нагнетательная колонная головка).

Оборудование НФА со встроенным переходником для троса/гибких НКТ должно иметь на переходнике профиль для стандартного элеватора обсадных труб. Наружный диаметр и упорный фланец в этом случае должны быть совместимы со стандартными муфтами обсадной колонны такого же размера.

НФА, оборудованная проушинами для закрепления штропов элеватора или высокопрочных канатных стропов, должна иметь проушины размера, достаточного для удержания необходимых нагрузок натяжения.

Конструкция НФА и ее принадлежности должны обеспечивать безопасную и эффективную погрузку-разгрузку на роторный стол/палубу и с палубы буровой установки.

НФА должна быть оборудована средствами защиты, чтобы не допустить повреждений во время погрузочных работ.

В конструкцию НФА должна быть включена платформа (платформы) для безопасной работы операторов эксплуатирующей организации.

В нижней части НФА должно быть предусмотрено сопряжение с переходным соединением НФА.

• 6.2.19 Переходник для троса/гибких труб

Переходник для троса или гибких НКТ должен использоваться для соединения ПВО для троса/ гибких НКТ и лубрикаторов с НФА или непосредственно с райзером.

Переходник может быть выполнен заодно с НФА или райзером, или отдельно.

Верхняя часть переходника должна иметь резьбовое соединение, фланцевый или специальный соединитель. Для операций с инструментами на тросе предпочтительнее резьбовое соединение. Для операций с инструментами, спускаемыми на гибких НКТ, предпочтительнее фланцевый или специальный соединитель. Соединение должно быть квалифицировано для всех соответствующих нагрузок свинчивания/развинчивания, давлений, температур и внешних нагрузок.

Переходник должен быть снабжен профилем для сопряжения со стандартным элеватором обсадных труб. Наружный диаметр и упорный фланец в этом случае должны быть согласованы со стандартными муфтами обсадной колонны такого же размера. Переходник должен быть в состоянии поддерживать герметичность конструкции между ПВО для троса/гибких труб и переходником в условиях эксплуатации.

• 6.2.20 Рама натяжения

Рама натяжения должна удерживать райзер ЗиКРС на компенсаторе вертикальной качки талевого блока.

Рама натяжения обычно должна удерживать райзер ЗиКРС над либо под блоком НФА.

Рама натяжения должна быть в состоянии поднять полную колонну райзера ЗиКРС, включая систему ПНКТ или ПФА, и удовлетворять требованиям избыточного натяжения для подтверждения правильной посадки и крепления подводного оборудования. Кроме того, значение прочности рамы натяжения к осевым нагрузкам должно быть не ниже значения прочности секций райзера ЗиКРС.

Изготовитель должен определить (на основе динамического расчета райзера) необходимое сопротивление конструкции рам натяжения изгибу. Динамический расчет райзера должен включать динамические и статические воздействия.

Необходимый расчетный срок эксплуатации рамы натяжения должен быть документально оформлен в динамическом расте системы райзера ЗиКРС.

Рама натяжения должна иметь достаточную высоту, чтобы не препятствовать установке оборудования для работы с инструментами на тросе и гибкими НКТ. Следует предусмотреть возможность обслуживания и крепления/освобождения компоновки низа бурильной колонны в раме.

Рама должна содержать рабочее окно, через которое могут работать устройство захвата и подачи колонны гибких НКТ, установка для работ в скважине под давлением и ПВО независимо от перемещения плавучей буровой установки.

Конструкция рамы должна допускать относительное вращение между рамой и НФА. Обычно следует предусматривать поворот на 90° вокруг вертикальной оси.

Рама должна быть оборудована рабочей платформой (платформами) для доступа к соответствующим рабочим зонам.

Рама должна иметь систему для направления и предупреждения горизонтального перемещения устройства подачи колонны гибких труб во время эксплуатации.

Рама должна поставляться со стационарно установленной лебедкой для монтажа оборудования для работы с инструментом на тросе, гибкими НКТ и другим подвесным оборудованием. Лебедка должна управляться дистанционно с рабочей платформы для операторов непосредственно на раме натяжения и/или с пола буровой установки. Лебедка должна быть в состоянии осуществлять подъем со скоростью, превышающей скорость вертикальных колебаний плавучей буровой установки. Грузоподъемность лебедки должна, как минимум, на 30 % превышать максимальный поднимаемый вес (т.е. устройство подачи колонны гибких труб, наиболее тяжелой компоновки низа бурильной колонны, усилие, необходимое для размыкания быстроразъемного соединения головки для гибких труб и т. п.).

Рама должна иметь гидравлический подъемник для работы на высоте, управляемый дистанционно с рабочей платформы на раме натяжения и/или с пола буровой установки.

Должны быть предусмотрены крепления ремней безопасности для персонала в необходимых зонах.

• 6.2.21 Вертлюг

В колонну райзера ЗиКРС может быть включен вертлюг, работающий под давлением и обеспечивающий возможность относительного вращения между райзером и судном для ремонтных работ в скважине. Основной задачей вертлюга должно быть удержание постоянной ориентации НФА и натяжной рамы НФА относительно роторного стола плавучей буровой установки. Относительные вращения обычно возникают во время посадки ПНКТ и из-за колебаний в ориентации плавучей буровой установки с динамическим позиционированием.

Вертлюг должен располагаться между НФА и скользящей трубной секцией.

Диапазоны рабочих давлений и температур вертлюга должны совпадать или превышать соответствующие диапазоны НФА.

Дублирующие упругие или эластомерные уплотнения (основные плюс дополнительные) должны использоваться для обеспечения герметичности относительно добываемых и нагнетаемых флюидов.

Поверхности уплотнения должны иметь коррозионно-стойкие наплавки.

В корпусе подшипника вертлюга должно быть предусмотрено разгрузочное устройство для сброса давления на случай утечки на уплотнениях каналов.

Крутящий момент развинчивания вертлюга и рабочий крутящий момент должны обеспечивать свободное вращение. Когда устанавливается сопротивление вертлюга вращению, должна быть учтена жесткость колонны райзера на кручение и сопротивление кручению вертлюжного кольца натяжной секции, кольца системы натяжения райзера, элеватора и вертлюга верхнего привода.

Вертлюг должен быть рассчитан на выдерживание нагрузки при погрузочно-разгрузочных работах с НФА и блоком скользящей трубной секции от трубной палубы до роторного стола плавучей буровой установки.

Вертлюг должен быть в состоянии выдерживать соответствующие расчетные нагрузки и комбинации нагрузок, указанные в разделе 7. Особое внимание должно быть уделено усталостным нагрузкам при проведении работ в режиме «работа с ПФА».

Вертлюг должен быть квалифицирован для применения, основанного на расчетах в комбинации с квалификационными испытаниями, см. 7.6 и приложение Д.

• 6.2.22 Линия циркуляции затрубного пространства

Гибкая линия (линии) циркуляции может использоваться для обеспечения поступления флюида в затрубное пространство. Линия (линии) малого диаметра обычно используется для циркуляции райзеров ЗиКРС, циркуляции в межколонном пространстве, повышения давления в межколонном пространстве и глушения скважины. Линия (линии) циркуляции может быть включена в управляющий шлангокабель для ремонтных работ в скважине.

Размер линии (линий) должен быть выбран с учетом возможности глушения скважины.

Номинальное давление линии (линий) должно быть не меньше, чем для райзера ЗиКРС.

Давление испытания и минимальное давление разрыва должны соответствовать требованиям для линий дросселирования и глушения скважин (см. [3]).

Линия циркуляции может иметь многослойную структуру без связующих слоев и со связующими слоями.

Проектирование, выбор материалов, изготовление и испытания должны быть выполнены в соответствии с требованиями для многослойной структуры со связующими слоями (см. [4]) и ГОСТ Р 59309 для многослойной структуры без связующих слоев. Как минимум, должны быть выполнены следующие квалификационные испытания:

• - на разрыв под давлением;

• - на растяжение;

• - на раздавливание;

• - циклическим гидростатическим давлением;

• - гидростатические на смятие;

• - усталостные знакопеременные на изгиб;

• - на воздействие атмосферных условий.

• 6.2.23 Спайдер райзера

Спайдеры райзера должны быть установлены на роторном столе или на верхней части главного вкладыша ротора. Спайдер должен удерживать систему райзера ЗиКРС плюс вес всего подвешенного оборудования системы ПНКТ или системы ПФА во время выполнения свинчивания или развинчивания соединения райзера.

Выдвижные захваты, вкладыши или клиновые плашки должны обеспечивать удерживание системы ЗиКРС.

Спайдеры должны быть оборудованы соответствующими механизмами открывания/закрывания с ручным, гидравлическим или пневматическим управлением.

Спайдеры с ручным управлением должны быть рассчитаны с учетом человеческого фактора, чтобы не допустить попадания пальцев или рук персонала в зажимы или захваты.

Во время эксплуатации следует обеспечить, чтобы все работы со спайдером выполнялись персоналом, который находится на роторном столе плавучей буровой установки.

Для гидравлических или пневматических спайдеров должны быть предусмотрены устройства блокировки в открытом или закрытом положении, чтобы не допустить любого случайного срабатывания спайдера.

Спайдеры, для которых необходима передача крутящего момента на роторный стол (требуемый для резьбовых соединений райзера), должны быть предусмотрены пальцы, которые устанавливаются в отверстия приводных пальцев для ведущей трубы, или аналогичные.

Спайдеры, которые имеют поверхность скольжения, должны быть спроектированы на минимизацию попадания грязи, мусора и буровых флюидов, которые могут повлиять на их работу.

Конструкция спайдера должна предусматривать размещение шлангокабелей/управляющих линий, где применимо.

Спайдер должен быть рассчитан на сопряжение по размеру и типу с роторным столом и вкладышами ротора, указанными покупателем.

Должны быть учтены сопряжения всех инструментов, используемых во время заканчивания скважины и ремонтных работ в скважине, включая инструмент для спуска ПНКТ, инструменты для свинчивания труб, переходное силовое звено и т. п.

Конструкция спайдера должна учитывать следующие условия нагружения:

• - воздействие статических нагрузок от ПНКТ, эксплуатационной колонны, секций райзера, ПФА, нижнего узла райзера, инструмента для спуска ПФА, переходного силового звена, НФА и флюида для заканчивания скважины;

• - воздействие динамических нагрузок от воздействия окружающей среды в результате перемещений плавучей буровой установки и волн;

• - воздействие статических нагрузок от окружающей среды, определяемых течением и углами отклонения шарового соединения бурового райзера;

• - ударные нагрузки;

• - передачу крутящего момента при свинчивании и развинчивании соединений райзера;

• - номинальную нагрузку, расчетный коэффициент, квалификационные испытания и испытания на максимально допустимую грузоподъемность спайдера должны соответствовать требованиям ГОСТ 31841.

Эффективным средством снижения статических и усталостных нагрузок в случае подвешивания в сложных погодных условиях может быть карданно-подвешенный спайдер. При использовании жесткого спайдера в сложных погодных условиях должна быть обоснована допустимость статических и динамических нагрузок на райзер.

Карданный шарнир должен быть рассчитан на максимальные вращения вокруг двух перпендикулярных горизонтальных осей с максимальным подвешенным весом системы ЗиКРС.

• 6.2.24 Инструменты для грузоподъемных операций и испытаний

Если не согласовано иначе, инструменты для грузоподъемных операций должны иметь замковые соединения в верхней части и соединение райзера в нижней части (см. [9]).

Как согласовано, инструменты для грузоподъемных операций могут быть рассчитаны для сопряжения с элеваторами обсадных труб, если удерживаемые нагрузки выходят за пределы рабочих характеристик замковых соединений (см. [9]).

Инструменты для грузоподъемных операций должны допускать испытание райзера под давлением. Для составных райзеров, заключенных в кожух, должны быть предусмотрены соединения управляющих линий, которые позволяют испытывать и эксплуатировать управляющие линии ПНКТ при спуске райзера.

Длина инструментов для грузоподъемных операций должна быть минимальной, но достаточной для выполнения свинчивания и развинчивания бурильных труб или элеватора обсадных труб и достаточной для сборки любых управляющих или испытательных линий.

Инструменты для грузоподъемных операций должны выдерживать общий вес райзера (статический и динамический), включая нагрузки от системы подвешенного ПНКТ и системы ПФА.

Конструкция инструментов для манипулирования должна учитывать следующие условия нагружения:

• - горизонтальное и вертикальное перемещение секций райзера;

• - вертикальные нагрузки при подвешивании (т. е. секции райзера, колонна для спуска, ПНКТ, НКТ, ПФА, нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине, вес флюида для заканчивания скважины, избыточное натяжение);

• - воздействие перемещения плавучей буровой установки, волновые нагрузки и течение.

Номинальные нагрузки, расчетный коэффициент, квалификационные испытания и испытания на максимально допустимую грузоподъемность инструментов для грузоподъемных операций должны соответствовать требованиям ГОСТ 31844.

• 6.2.25 Хомуты шлангокабеля

Хомуты шлангокабеля могут быть постоянно закреплены на райзере ЗиКРС или быть отдельными принадлежностями.

Хомуты шлангокабеля должны быть рассчитаны на следующее:

• - эксплуатацию в открытом море и внутри бурового райзера;

• - обеспечение достаточного усилия зажима для удержания веса наполненного шлангокабеля (шлангокабелей) между хомутами. Необходимое усилие зажима должно учитывать допуск на наружный диаметр шлангокабеля, рабочий коэффициент трения наружной оболочки шлангокабеля, относительное уменьшение наружного диаметра под действием усилия зажима и наружного гидростатического давления;

• - надежность, быстроту и простоту использования с минимальным износом/истиранием шлангокабеля (шлангокабелей);

• - обеспечение беспрепятственного спуска и извлечения через уровень роторного стола, спайдер райзера и буровой райзер;

• - обеспечение защиты шлангокабеля во время спуска, извлечения и эксплуатации внутри бурового райзера;

• - обеспечение подвески райзера ЗиКРС внутри бурового райзера во время шторма;

• - извлечение потерянных деталей, упавших в эксплуатационный ствол бурового райзера.

Для неапробированных конструкций хомутов должны проводиться квалификационные испытания. Во время испытаний следует моделировать ожидаемые или более сложные условия эксплуатации.

• 6.2.26 Прочие вспомогательные компоненты

Прочие и специальные вспомогательные компоненты включают, в числе прочего, инструменты для свинчивания-развинчивания, модули плавучести, карданные шарниры и вспомогательные роторы.

Обычно эти компоненты предназначаются для сопряжения с секциями райзера ЗиКРС, с учетом соответствующего типа соединителей райзера, типа райзера и глубины моря.

Инструменты для свинчивания (например, ключи, механические ключи или гидравлические ключи) должны быть спроектированы в соответствии с их назначением. При проектировании таких инструментов должны учитываться максимальные усилия при свинчивании и развинчивании соединений райзера. Дополнительно должны учитываться метод и простота манипулирования на палубе (т. е. точки подъема).

Модули плавучести должны быть рассчитаны на максимальную глубину воды для райзера и должны выдерживать нормальные нагрузки при манипулировании и нагрузку от воздействия окружающей среды. Тип крепления к райзеру должен быть надежным и простым в использовании. Размер модулей должен быть регулируемым и должен быть согласован. Упорные кольца секций райзера должны передавать нагрузки плавучести. Строповые и болтовые крепления должны быть коррозионно-стойкими.

Вспомогательные роторы должны предусматривать отверстие, которое позволяет устанавливать вспомогательный ротор на колонне (колоннах) труб. В верхней части вспомогательного ротора должен быть предусмотрен раструб под клинья. Вспомогательные роторы должны устанавливаться под прямым углом к роторному столу/вкладышу. Вспомогательный ротор должен быть рассчитан на выдерживание комбинированных нагрузок от веса системы райзера, веса НКТ и перемещения плавучей буровой установки. Номинальные нагрузки, расчетный коэффициент и испытания на максимально допустимую грузоподъемность вспомогательного ротора должны соответствовать требованиям ГОСТ 31841.

• 6.3 Система управления оборудованием доступа в скважину
  
  6.3.1 Общие положения

  Система управления оборудованием доступа в скважину должна обеспечить средства для дистанционного управления всеми функциями оборудования для заканчивания/ремонта скважин, включая инструменты и системы ПФА, во время следующих этапов и операций:

• - установка, извлечение и испытание ПНКТ и систем забойного оборудования скважины;

• - установка, извлечение и испытание системы ПФА и вспомогательного опорного оборудования;

• - этапы операций по заканчиванию скважины и последующие ремонтные работы в скважине в процессе периода ее эксплуатации;

• - технологический останов;

• - аварийный останов;

• - аварийная расстыковка.

Система управления ремонтом скважины должна упрощать штатную и аварийную остановку, штатную и аварийную расстыковку в автоматической последовательности при активизации с судна по ремонту скважин.

Система управления ремонтом скважины должна обеспечивать подачу метанола.

• 6.3.2 Виды отказов

Система должна быть разработана таким образом, что отдельный отказ не приведет к недопустимому риску для безопасности персонала, окружающей среды и финансовым потерям.

Основной задачей должно быть проектирование системы, в которой ни один отдельный отказ не приведет к общему отключению системы или не будет препятствовать обеспечению безопасности скважины. В проекте должна быть учтена возможность раннего распознавания отказа или резервирование для критических компонентов, которые не могут быть разработаны в соответствии с таким принципом.

Система должна быть разработана таким образом, что любой отказ системы или повреждение компонентов, оказывающих влияние на способность выполнять операции или управляющие функции, должны обеспечивать автоматический переход системы в безопасное положение. Это может быть применено к отключению электропитания, подачи гидравлического питания, подачи пневматического питания или системы управления, или полного отказа частей системы.

• 6.3.3 Меры безопасности

При выполнении судном для ремонта скважины контроля скважины с помощью системы управления оборудованием доступа в скважину эксплуатационная установка не должна иметь возможности влиять на функции управления скважиной, на которой ведутся работы. Система управления добычей может использоваться для управления ремонтными работами, в случае если предусмотрен основной контроль с судна для ремонта скважины.

Система управления оборудованием доступа в скважину должна соответствовать нормативным требованиям безопасности и резервирования.

При проектировании, изготовлении, установке и эксплуатации системы управления оборудованием доступа в скважину должна рассматриваться общая конфигурация судна для ремонта скважины с точки зрения классификации зон и общей методологии безопасности.

• 6.3.4 Меры защиты

В проекте системы должно быть уделено особое внимание снижению возможности и последствий ошибок оператора. Это может, например, относиться к обеспечению безопасности функционирования соединительных систем (например, соединителей ПФА, инструмента для спуска ПФА, подводной испытательной фонтанной арматуры и инструмента для спуска ПНКТ) во время манипулирования и в случаях повторного соединения, блокировке арматуры в открытом положении во время выполнения операций с использованием инструментов, спускаемых на тросе или гибких НКТ, и блокировке функций, которые могут привести к возникновению опасных ситуаций. Может быть предусмотрена защита путем принудительной блокировки соединителей, механического ручного переключения арматуры в открытое положение, взаимоблокировки функций, автоматической выдержки времени последовательности выполнения функций, защитного покрытия панелей управления и защитных крышек на кнопках управления. В случае взаимоблокировки должна быть предусмотрена возможность ручного переключения в любой момент.

Должна быть предусмотрена возможность обеспечения работы системы управления с автономных панелей, расположенных в заданных местах. Должна быть обеспечена невозможность одновременного управления оборудованием с нескольких мест. Проект системы должен предусмотреть, что функции аварийного закрытия в критической ситуации и расстыковки могут быть выполнены в любой момент со всех предусмотренных мест на морской буровой установке или судна для ремонтных работ.

• 6.3.5 Функции закрытия и расстыковки

Система управления оборудованием доступа в скважину должна включать необходимые функции автоматического последовательного закрытия и расстыковки модулей, выполняемые с панелей управления, расположенных на плавучей буровой установке. Обычно должны быть предусмотрены два уровня функции закрытия (технологическое и аварийное закрытие) и аварийной расстыковки. Последовательность и согласование по времени каждой отдельной функции, входящей в состав автоматической операции, должны обеспечивать предотвращение возникновения опасной ситуации.

Технологическое закрытие должно предусматривать изоляцию системы ЗиКРС от технологического оборудования плавучей буровой установки или судна для ремонтных работ. Обычно технологическое закрытие должно включать закрытие арматуры на отводящей линии НФА.

Аварийное закрытие должно состоять в последовательном срабатывании барьерных элементов. Последовательность закрытия барьерного элемента должна учитывать наличие в эксплуатационном стволе оборудования гибких НКТ и троса, результаты срезания и падения или подъема гибких НКТ и троса.

Аварийная расстыковка должна состоять в последовательном срабатывании барьерных элементов с последующей расстыковкой на уровне, расположенном выше верхнего барьера (например, модуля экстренного отсоединения или механизма экстренного отсоединения подводной испытательной фонтанной арматуры).

Система управления оборудованием доступа в скважину должна быть рассчитана на выполнение аварийного закрытия в пределах допустимого времени срабатывания, установленного на основе общей оценки возможных аварийных ситуаций и их последствий.

Система управления оборудованием доступа в скважину должна быть рассчитана таким образом, чтобы аварийная расстыковка могла быть выполнена в пределах интервала времени, определенного в соответствии с развитием непредвиденных ситуаций на плавучей буровой установке или судне для ремонтных работ (например, нарушение позиционирования), после установки противовыбросового барьера.

В случае незапланированной расстыковки все функции отказоустойчивости должны автоматически перейти в безопасное положение.

Система должна быть рассчитана на минимизацию поступления внешних флюидов (т. е. морской воды и содержимого бурового райзера) в гидравлические управляющие контуры отстыкованных модулей (т. е. модуля экстренного отсоединения, нижнего узла-превентора райзера, подводной испытательной фонтанной арматуры и т. п.) в результате расстыковок.

• 6.3.6 Общие требования

Система управления оборудованием доступа в скважину обычно должна использоваться для управления модулями, перечисленными в таблице 6.

Таблица 6 — Типовые модули, контролируемые системой управления ремонтом скважины

Система управления ремонтом скважины обычно состоит из следующих модулей:

• - модуль подачи высокого давления;

• - главная панель управления;

• - панель дистанционного управления;

• - панель технологического закрытия;

• - панель аварийного закрытия скважины;

• - модуль управления райзером;

• - модуль управления ремонтом скважины;

• - шлангокабель;

• - лебедки шлангокабеля.

Кнопки функции аварийного закрытия скважины и аварийной расстыковки должны быть четко идентифицированы и расположены на главной панели управления, панели дистанционного управления и панелях аварийного закрытия.

Панели дистанционного управления должны быть расположены на роторном столе плавучей буровой установки, предпочтительно в кабине оператора.

Панели аварийного закрытия скважины должны быть расположены на основных маршрутах эвакуации или мостках.

Панель технологического закрытия скважины должна быть расположена в зоне испытания скважины.

В случае наличия общих функций управления между системами управления ремонтом скважины и эксплуатацией, управляющие флюиды должны быть идентичны и должны соответствовать одинаковым требованиям к чистоте и характеристикам.

Для поддержания выполнения функций управления при отказе основной системы энергоснабжения должна быть предусмотрена система бесперебойного питания. Система бесперебойного питания должна обеспечивать штатное выполнение функций управления в течение 30 мин и последующего аварийного закрытия скважины и аварийной расстыковки в течение 1 ч после отключения питания.

Все электрооборудование должно быть разработано в соответствии с требованиями для зоны взрывоопасности 1, категории взрывозащиты по газу ИВ и класса температур ТЗ в соответствии с ГОСТ 31610.0.

Должен быть проведен расчет гидравлического/электрического отклика для подтверждения правильного выбора параметров компонентов для использования в заданном диапазоне глубины моря. Расчет должен подтвердить, что проект обеспечивает необходимый отклик для последовательностей закрытия скважины и аварийной расстыковки.

Все гидравлические линии, трубы и шланги должны соответствовать установленным требованиям (см. [5], пункт 7.3.1.3).

Надводные и подводные аккумуляторы должны соответствовать установленным требованиям (см. [10]—[13]).

Точность манометров давления и датчиков должна находиться в пределах ± 1 % максимального значения шкалы или более высокой.

Защитные панели должны быть предусмотрены для всех внешних панелей управления, сопряжений шлангокабелей и многоканальных соединительных панелей для предупреждения повреждений и/или загрязнения разъемов при транспортировке и использовании.

Система управления оборудованием доступа в скважину должна быть рассчитана на соответствие условиям окружающей среды открытой палубы конкретной буровой установки или конкретного судна для ремонтных работ.

Оборудование должно быть ударопрочным и виброустойчивым, чтобы выдерживать обычную транспортировку и перемещения судна.

Все блоки должны быть установлены на салазках и рассчитаны на выполнение подъемно-транспортных операций в морских условиях и манипулирования на берегу с помощью вилочного подъемника или крана.

Все блоки, которые должны подниматься, должны быть оборудованы подъемными проушинами и грузоподъемным приспособлением, сертифицированными для подъема в морских условиях.

На всех блоках должны быть предусмотрены морские крепления, способные выдерживать градус крена не менее 45°.

Все закрытые рабочие зоны/контейнеры должны иметь два отдельных выхода для персонала.

• 6.3.7 Модуль подачи высокого давления

Агрегат высокого давления должен включать в себя насосы, аккумуляторы низкого и высокого давления, расходный и возвратный резервуары, устройства промывки/фильтрации и панель управле-ния/аварийной сигнализации агрегата высокого давления.

Агрегат высокого давления должен быть в состоянии поставлять гидравлическую энергию для выполнения всех необходимых функций инструментов в пределах заданного времени отклика.

Конструкция должна в максимально возможной степени обеспечивать изоляцию и обслуживание компонентов без нарушения штатной работы системы.

Должны быть установлены стационарные манометры для измерения давления на входе (коллектор) и давления на выходе (регулируемое).

В составе агрегата высокого давления следует предусмотреть контур высокого давления для скважинного клапана-отсекателя и других функций высокого давления и контур низкого давления для работы арматуры и соединителей, если не определено иначе.

Во всей системе для каждого класса давлений должны использоваться фитинги одного типа.

Агрегат высокого давления должен хранить и поддерживать заданный гидравлический управляющий флюид установленной чистоты. Флюид должен соответствовать тем же стандартам, что и флюид, используемый в системе управления добычей.

Емкости для флюида гидравлической системы должны быть оборудованы визуальными индикаторами уровня предпочтительно с аудиовизуальной сигнализацией низкого и аварийно низкого уровня.

Емкости для гидравлической системы должны быть изготовлены из нержавеющей стали, оборудованы циркуляционным насосом (насосами) и фильтрами для промывки/заливки нового флюида из бочек. Точки отбора проб должны быть расположены в самой нижней точке емкости и на насосе. Флюиды системы управления из возвратных линий должны быть отфильтрованы и очищены перед повторным поступлением в подающую систему или направлены в емкость для отходов.

Для обеспечения необходимой чистоты флюида должны быть предусмотрены резервирующие фильтры. Они должны легко заменяться с минимальным риском загрязнения системы. Должен быть предусмотрен индикатор засорения фильтра. В случае использования в системе гидравлического масла должен быть предусмотрен отвод воды.

Насосная система должна быть в состоянии в течение 15 мин обеспечивать давление в палубных аккумуляторах и поддерживать его при всех рабочих режимах.

Должны быть предусмотрены аккумуляторы для систем высокого и низкого давления.

Аккумуляторы для систем высокого давления должны обладать достаточными возможностями для проведения пятикратного приведения в действие скважинного клапана-отсекателя и резерва 50 % до того, как будет достигнуто минимальное рабочее давление системы без зарядки с использованием насоса.

Аккумуляторы для систем низкого давления должны обладать достаточными возможностями для выполнения всех приведенных далее функций системы:

• - операции нижнего соединительного узла райзера для ремонтных работ в скважине: приведение в действие подводной арматуры и арматуры WCT-BOP (закрытие-открытие-закрытие плюс 25 % операции закрытия) до достижения минимального рабочего давления системы;

• - операции с ПНКТ: приведение в действие арматуры ПФА, удерживающей запорной арматуры и изолирующей арматуры (закрытие-открытие-закрытие плюс 25 % операции закрытия) до достижения минимального рабочего давления системы.

Для последней функции закрытия должно быть достаточно мощности давления для выполнения срезания колонны гибких НКТ с геофизическим кабелем внутри (как определено покупателем) и окончательной расстыковки райзера.

Если отдельные аккумуляторы расположены на нижнем соединительном узле райзера для ремонтных работ в скважине или на колонне для спуска, то они также могут быть включены в расчеты объемов.

Для аккумуляторов следует предусмотреть индивидуальную визуальную индикацию низкого давления азота.

Максимальный уровень шума не должен превышать ограничений, предусмотренных требованиями регламентирующих органов.

• 6.3.8 Главная панель управления

Главная панель управления должна быть рассчитана на обеспечение распределения подачи гидравлической энергии от агрегата высокого давления к управляющим шлангокабелям.

Главная панель управления должна включать дисплей с представлением мнемосхемы общей компоновки системы, управляемого оборудования и соответствующих функций. Должны быть доступны все функции ПФА, колонны для спуска и инструмента для спуска с сигналами для контроля выходных параметров каждой функции.

Для каждой функции должны быть предусмотрены индикаторы/манометры давления для контроля выходных параметров давления и контроля давления в функциональной линии. Все функции, связанные с испытанием под давлением, должны быть оборудованы отсекающими клапанами для изоляции внешних контуров и устройством контроля давления для регистрации данных испытания. Сторона на входе отсекающего клапана должна быть разгружена перед началом испытания под давлением.

Непредусмотренное срабатывание соединителей во время спуска должно быть невозможным. Критические функции, такие как разъединение соединителей и закрытие срезающих плашек, должны быть защищены системой блокировки или защитными крышками, или изоляцией соответствующих гидравлических линий.

Все органы управления и индикаторы должны быть снабжены соответствующими этикетками, и все компоненты должны быть рассчитаны на условия эксплуатации.

• 6.3.9 Панель дистанционного управления

Панель дистанционного управления должна быть предназначена для выполнения функций технологического закрытия скважины, аварийного закрытия скважины, аварийной расстыковки и других функций, определенных покупателем.

Панель дистанционного соединения должна иметь электрическое соединение с главной панелью управления. Электрические кабели должны иметь достаточную длину для прямого подключения к главной панели управления.

Панель дистанционного управления должна работать как вспомогательное устройство главной панели управления. Включение панели должно контролироваться селекторным переключателем на главной панели управления. Индикаторы включения панели должны быть расположены на обеих панелях.

Должна быть предусмотрена система контроля кабеля для уведомления оператора о повреждении кабеля. В случае повреждения кабеля панели дистанционного управления автоматически включается главная панель управления.

• 6.3.10 Панель аварийного закрытия скважины

Панель (панели) аварийного закрытия скважины должна быть предусмотрена для выполнения функций технологического закрытия скважины, аварийного закрытия скважины и аварийной расстыковки.

Панель аварийного закрытия скважины должна иметь электрическое соединение с главной панелью управления. Электрические кабели должны иметь достаточную длину для прямого подключения к главной панели управления.

Должна быть предусмотрена система контроля кабеля для уведомления оператора о повреждении кабеля.

Должны быть предусмотрены индикаторные лампы для индикации функционального состояния.

• 6.3.11 Панель технологического закрытия скважины

Панель технологического закрытия скважины должна начинать процесс закрытия.

Система управления оборудованием доступа в скважину должна иметь соединение с палубной системой аварийного закрытия скважины во время испытания скважины, чтобы начать процесс закрытия при получении сигнала на закрытие. Отсутствие сигнала должно приводить к закрытию скважины.

Панель технологического закрытия скважины должна иметь электрическое соединение с главной панелью управления или панелью дистанционного управления. Электрические кабели должны иметь достаточную длину для прямого подключения.

Должна быть предусмотрена система контроля кабеля для уведомления оператора о повреждении кабеля.

Должны быть предусмотрены индикаторные лампы для индикации функционального состояния.

• 6.3.12 Модуль управления райзером

Электропневматическая система модуля управления райзером, установленная на поверхности или внутри райзера ЗиКРС, может использоваться в режиме работы с ПНКТ для управления выполнением функций колонны для спуска и внутрискважинного оборудования.

Модуль управления райзером обычно должен включать в себя гидравлические муфты, электрические штыревые соединители, распределительную арматуру с гидравлическим управлением и электронное оборудование.

Модуль управления райзером должен быть рассчитан на условия эксплуатации внутри бурового райзера. Особое внимание должно быть уделено рабочей температуре, наружному давлению окружающей среды, циркулирующим флюидам внутри бурового райзера, нагрузкам от толчков, ударов и вибрации, возникающим при транспортировке, манипулировании на трубной палубе и роторном столе плавучей буровой установки, функциональных испытаниях на роторном столе плавучей буровой установки, транспортировании в буровую вышку, спуске или подъеме при подвешивании в условиях шторма.

Проектирование модуля управления райзером должно осуществляться в соответствии с 6.3.14.

• 6.3.13 Модуль управления ремонтом скважины

Электропневматическая система модуля управления ремонтом скважины может использоваться в режиме работы с ПФА для управления выполнением функций нижнего соединительного узла райзера для ремонтных работ в скважине, ПФА и внутрискважинного оборудования.

Модуль управления ремонтом скважины должен быть установлен на модуле экстренного отсоединения или выше модуля экстренного отсоединения.

Модуль управления ремонтом скважины обычно должен включать в себя гидравлические муфты, электрические штыревые соединители, распределительную арматуру с гидравлическим управлением и электронное оборудование.

Модуль управления ремонтом скважины должен быть разработан для выполнения операций в режиме работы с ПФА. Особое внимание должно быть уделено рабочей температуре, наружному давлению окружающей среды, нагрузкам от толчков, ударов и вибрации, возникающим при транспортировке, манипулировании на трубной палубе и полу буровой установки, функциональных испытаниях на полу буровой установки, затаскивании в вышку, спуске или подъеме через зону периодического смачивания и при подвешивании в штормовых условиях.

Проектирование модуля управления ремонтом скважины должно осуществляться в соответствии с 6.3.14.

• 6.3.14 Проектирование модулей управления

Система должна быть отказоустойчивой в случае отсутствия давления в гидравлической системе.

Проект системы должен предусматривать, что отсутствие электропитания и/или связи не приведет к полному отключению системы или невозможности перевода скважины в безопасное состояние. Это может быть обеспечено тем, что при отсутствии электропитания и/или связи система остается в текущем состоянии.

Отклик модуля управления должен соответствовать времени отклика, необходимого для аварийного закрытия скважины и аварийной расстыковки.

Модуль управления должен иметь скорость обмена данными с палубной системой, соответствующую необходимому времени отклика системы аварийного закрытия скважины и аварийной расстыковки.

Следует предусмотреть, чтобы все активные электронные контуры были заключены в газонаполненную оболочку с номинальным давлением в одну атмосферу для всех условий наружного давления.

Электрические элементы электрогидравлических компонентов должны быть смонтированы в заполненных диэлектрической жидкостью корпусах с компенсированным давлением.

Должно использоваться электронное оборудование с полным резервированием.

Управление всеми питающими и функциональными линиями может выполняться электромагнитной арматурой с гидравлической блокировкой, возбуждаемой электрическими импульсами.

Каждая линия гидравлического питания или функциональная линия должна контролироваться внутренними датчиками давления.

Модуль управления должен быть в состоянии обеспечивать обратную связь с палубной системой для проверки правильности выполнения операции.

Утечки в гидравлической части системы не должны влиять на целостность электрической/элек-тронной системы.

Отработанная гидравлическая жидкость может возвращаться по специальным возвратным линиям, предусмотренным в подающем шлангокабеле, и/или сбрасываться в окружающую среду через внутреннюю систему обратной арматуры.

Прямые гидравлические линии не должны иметь какой-либо регулирующей арматуры в составе модуля управления.

Каждая линия гидравлического питания должна иметь фильтр.

• 6.3.15 Шлангокабели и перемычки

Шланги шлангокабеля должны передавать необходимые функции управления и контроля от надводных органов управления к подводным функциям. Передаваемые сигналы могут быть гидравлическими и электрическими.

Управляющий шлангокабель должен представлять собой комбинированную структуру и содержать все необходимые управляющие и контрольные линии, необходимые для системы ремонтных работ в скважине в заданном режиме эксплуатации.

Шланги шлангокабеля и трубные гибкие соединители должны быть в состоянии удовлетворять все заданные гидравлические и электрические требования.

Шлангокабель должен иметь достаточную механическую прочность, чтобы внутренние шланги и электрические кабели были в состоянии выдерживать статические и динамические нагрузки, возникающие во всех заданных режимах работы системы ремонтных работ в скважине.

Выбранный материал шлангов должен быть совместимым с указанным управляющим флюидом.

Материалы, используемые для герметизации шлангокабеля, в случае пожара не должны выделять вредные газы.

Размеры шлангов должны быть такими, чтобы обеспечивать достаточный объемный поток для достижения минимально требуемого рабочего времени функционирования арматуры и соединителей. Размеры шлангов должны быть верифицированы выполнением анализа гидравлического отклика.

Следует предусмотреть в шлангокабеле минимум одну запасную линию, если покупателем не указано иначе.

Ограничители изгиба должны быть закреплены на шлангокабеле и сопряжениях, а сопряжения отдельных шлангов должны быть защищены от случайного повреждения.

Шлангокабель (шлангокабели) может быть закреплен хомутами на колонне райзера или отдельном натянутом направляющем тросе.

Проектирование, изготовление и квалификация шлангокабеля должны соответствовать установленным требованиям (см. [6]).

• 6.3.16 Многоканальные соединительные устройства

Шлангокабели и перемычки должны заканчиваться многоканальными соединительными устройствами.

Многоканальные соединительные устройства должны быть предназначены для быстрого соединения и разъединения и обеспечивать направление, центрирование, ориентацию и гибкость для правильного выравнивания соединителя и предотвращения его повреждения.

Многоканальные соединительные устройства следует проектировать на ручное выполнение операций соединения и разъединения.

Должен быть предусмотрен механизм блокировки, рассчитанный на выдерживание соответствующих разъединяющих нагрузок. Замыкающий механизм должен включать блокирующий механизм для предупреждения случайного разъединения.

Для подъема в правильном положении при сборке должна быть предусмотрена подъемная проушина.

• 6.3.17 Лебедка шлангокабеля

Лебедка шлангокабеля должна быть в состоянии выполнять все требуемые работы/маневры с шлангокабелем, который заполнен на всю свою длину рабочей жидкостью и жидкостью, приходящейся на 20 % дополнительной длины шлангокабеля.

Лебедка должна иметь пневматический привод с подачей воздуха от системы плавучей буровой установки/судна для ремонтных работ или, альтернативно, гидравлический привод с питанием от агрегата высокого давления системы управления оборудованием доступа в скважину, или электрический привод с питанием от доступного источника энергии плавучей буровой установки/судна.

Лебедка должна быть рассчитана на обеспечение достаточного крутящего момента и скорости для эффективного функционирования.

Следует оборудовать лебедку поперечной направляющей системой возвратно-поступательного действия для правильной намотки шлангокабеля на барабан при извлечении.

Компоненты, необходимые для работы лебедки, следует монтировать на лебедке.

Следует устанавливать лебедку на салазках с защитной рамой и оборудовать для верхнего четырехточечного подъема и манипулирования с использованием вилочного погрузчика.

Привод лебедки следует оснастить органами управления для подачи вперед, назад и для остановки.

Должны быть предусмотрены надлежащая фильтрация, смазка и регулирование давления для системы подачи воздуха/масла на барабан, чтобы защитить пневматический/гидравлический двигатель от избыточного износа или повреждения.

Лебедка должна быть оборудована отказоустойчивой системой торможения для остановки и удерживания. Следует также предусмотреть независимый статический тормоз с ручным управлением. Тормоз должен иметь тормозящее действие, достаточное для остановки и удерживания шлангокабеля при максимальном рабочем натяжении.

Следует оборудовать лебедку быстроразъемной соединительной панелью для соединения с трубным гибким соединителем.

На лебедке должна быть предусмотрена предохранительная система для блокировки привода барабана во время соединения с трубным гибким соединителем.

Лебедка должна быть оборудована прямым соединением или многоканальной соединительной панелью, отсекающим клапаном и манометрами для обеспечения давлением и изоляции выбранных инструментальных функций. Следует разместить все функции на панели изоляции/контроля лебедки.

Следует оснастить лебедку дистанционным органом управления в дополнение к органам управления, расположенным на барабане. Следует использовать дистанционный кабель управления длиной не менее 20 м (65,6 фут).

• 6.3.18 Шкивы шлангокабеля

Для подвеса/удержания шлангокабеля во время установки, извлечения и эксплуатации должны быть предусмотрены шкивы.

Шкивы должны быть предназначены для защиты шлангокабеля от превышения минимального радиуса изгиба и должны обеспечивать плавное перемещение шлангокабеля.

Проушины шкивов и принадлежностей для закрепления шкивов должны иметь номинальную грузоподъемность, равную или превышающую сопротивление статическому разрыву при растяжении шлангокабеля, который они удерживают.

• 6.3.19 Испытательное и вспомогательное оборудование

Система управления оборудованием доступа в скважину должна поставляться со всем необходимым испытательным и вспомогательным оборудованием, включая соединительные электрические провода, шланги системы водяного охлаждения и бустер-компрессор для азота с заправочными шлангами.

• 7 Требования к проектированию

  • 7.1 Назначение

Этот раздел определяет требования к принципам проектирования, нагрузкам, расчету воздействия нагрузки и проектированию компонентов, включая трубы и соединители.

• 7.2 Принципы проектирования
  
  7.2.1 Назначение

  В 7.2 приведены принципы проектирования и применимые методы проектирования.

• 7 .2.2 Основные требования

Система райзера ЗиКРС и его компоненты должны быть разработаны, изготовлены, собраны и обслуживаться в соответствии с предусмотренным применением. В частности, система райзера ЗиКРС должна быть предназначена для того, чтобы:

• - выдерживать воздействие нагрузок, предполагаемых в течение намеченного срока службы;

• - поддерживать допустимый уровень безопасности для персонала и окружающей среды;

• - обеспечивать достаточное сопротивление износу в течение намеченного срока службы.

• 7. 2.3 Общие положения проектирования

Секции и компоненты райзера должны обладать вязким сопротивлением деформации.

Секции и компоненты райзера должны быть рассчитаны на то, что непредвиденные события не приведут к катастрофическому разрушению.

Секции и компоненты райзера должны быть разработаны с учетом минимизации концентрации напряжений (полного размаха циклических напряжений и накопление повреждений при циклических нагрузках), например с помощью конструкции, обеспечивающей распределение напряжений в переходных поперечных сечениях, и уменьшения сложных систем распределения напряжений. При этом должен быть проведен расчет (см. например [14]).

Секции и компоненты райзера должны быть изготовлены таким образом, чтобы их сборка могла выполняться в соответствии с общепризнанными технологиями и практикой.

Проектирование деталей конструкции и использования материалов должно быть выполнено с целью минимизации коррозии, эрозии и износа.

Необходимо обеспечение простоты и надежности операций установки, извлечения и надежности в эксплуатации, а также обеспечение необходимого доступа для контроля, технического обслуживания, замены и ремонта.

Следует упростить мониторинг с точки зрения натяжения, хода, напряжений, углов, вибраций и т. п.

Основные принципы контроля следует рассматривать как неотъемлемую часть проектирования. Критичность компонентов и вопросы простоты контроля следует рассматривать заранее, чтобы предусмотреть возможность надлежащего контроля.

Проектировщику следует предусмотреть доступность необходимых методов контроля или процедур замены, их планирование и описать с необходимой степенью подробности в документации по эксплуатации и техническому обслуживанию системы райзера ЗиКРС.

• 7. 2.4 Методы проектирования

Проектирование системы райзера ЗиКРС должно основываться на расчетах, дополненных необходимыми испытаниями.

Примечания

• 1 Методы расчета предполагают использование аналитических уравнений или численного анализа, например анализа методом конечных элементов или методом граничных элементов.

• 2 Там, где настоящий стандарт не указывает применимый метод расчетов или испытаний, проектировщик несет ответственность за использование общепризнанных методов для обоснования размеров и выбранных материалов. Система райзера ЗиКРС и компоненты должны проектироваться с учетом всех имеющих отношение видов отказов.

• 3 Вид отказа — это условие, при котором райзер или компонент райзера выходит за указанное проектное требование. Примерами видов отказа являются потеря сопротивления материалов (избыточная пластическая деформация и потеря устойчивости), усталостное разрушение, утечка, разрушение из-за потери устойчивости, смещения, превышающие ограничения компонентов, выход за пределы минимального зазора, механический отказ компонента.

Конструкция должна включать расчетные коэффициенты или коэффициенты запаса прочности, используя известные комплексные методы, которые надлежащим образом обеспечивают соответствующий запас надежности относительно применимых видов отказов.

Общий формат предела прочности вычисляют по формуле

$d - Rd ⁼ ^ис Rd' (1)

где S_d — воздействие расчетной нагрузки;

R_d — расчетная несущая способность (сопротивление);

R_uc — предельная несущая способность (сопротивление);

F_d — расчетный коэффициент.

Такой формат проектирования называется методом расчета по допускаемым напряжениям. Этот метод является методом проектирования, при котором надежность обеспечивается применением расчетных коэффициентов прочности компонентов. Этот расчетный коэффициент зависит от типа отказа и проектных условий.

Примечание — Расчетный коэффициент (коэффициенты) принимает во внимание общую неопределенность и возможные отклонения воздействия нагрузки и сопротивления. Обратное значение расчетного коэффициента (< 1) может рассматриваться как коэффициент запаса прочности (> 1). В некоторых нормах проектирования по допускаемым напряжениям и стандартах расчетный коэффициент также называется «допустимый коэффициент напряжений» или «коэффициент использования».

В качестве альтернативы методу проектирования по допускаемым напряжениям или в качестве дополнительных аналитических методов, определение воздействия нагрузок и сопротивление в некоторых случаях могут основываться на результатах испытаний или исследований конструктивных характеристик моделей или полномасштабных систем райзеров с использованием надлежащих методов. Вероятностный подход, основанный на общепринятых методах анализа надежности конструкций, также может применяться. Прямые методы анализа надежности обычно рассматриваются в приложении к особым случаям конструкторских задач, для проверки расчетных коэффициентов, используемых в методе расчета по допускаемым нагрузкам для типов отказов, не рассматриваемых в настоящем стандарте, и для случаев с ограниченным опытом применения. Также может использоваться метод расчета по коэффициентам воздействия нагрузок и сопротивления с калиброванными коэффициентами воздействия нагрузок и сопротивления.

Номинальные значения или характеристические значения и R_uc, используемые в процессе проектирования, обычно основаны на нижних квантилях для сопротивления и верхних квантилях для воздействия нагрузок.

Для расчета воздействий нагрузок:

• - для постоянных условий эксплуатации должно использоваться наиболее вероятное экстремальное комбинированное воздействие нагрузки от окружающей среды для 100-летнего периода повторяемости (годовая вероятность превышения 10^-2);

• - для кратковременных условий эксплуатации должны применяться наиболее вероятные экстремальные комбинированные воздействия нагрузки от окружающей среды для следующих периодов повторяемости:

• - 100-летний период повторяемости, если период времени (например, непрерывной работы) превышает 6 мес;

• - 10-летний период повторяемости для фактических сезонных условий окружающей среды, если период времени превышает 3 дня, но меньше 6 мес;

• - специальные экстремальные условия нагрузки для периода времени менее 3 дней или для операций, которые могут быть завершены в течение 3 дней;

• - значения давления и температуры, которые будут превышены с весьма малой вероятностью в течение срока эксплуатации райзера, могут использоваться в качестве минимальных/максимальных проектных давлений и проектных температур;

• - собственный вес и плавучесть могут быть рассчитаны на основе номинальных размеров и средней удельной массы;

• - номинальное значение верхнего натяжения может применяться для верхнего натяжения;

• - предельные значения могут быть использованы как характеристические значения для воздействий, которые являются граничными;

• - максимальные и минимальные предельные значения могут быть использованы в данный период для воздействия нагрузок, вызванных деформацией, например предполагаемое смещение плавучей буровой установки или тепловые воздействия;

• - значения случайных нагрузок должны быть установлены отдельно.

Примечание — Характеристические значения давления и температуры описывают режим давление — температура, который представляет такие значения давления и температуры, которые могут быть превышены с весьма малой вероятностью в течение срока эксплуатации райзера.

Для расчета характеристического сопротивления:

• - могут использоваться номинальные значения геометрических данных, за исключением толщины, для которой применимо следующее:

• - номинальное значение минус припуск на коррозию должно использоваться для комбинированных нагрузок;

• - номинальное значение минус допуск изготовления и припуск на коррозию должно использоваться для расчета давления, например см. 7.5.2;

• - квантиль 2,3 % для соответствующих экспериментальных данных (среднее сопротивление минус два стандартных отклонения) или минимальные заданные значения должны использоваться для прочностных характеристик при проектных температурах, т. е. предел текучести и предел прочности на растяжение.

Для других характеристик, например модуль эластичности, коэффициент линейного теплового расширения, могут использоваться номинальные или средние значения.

Формат безопасности для расчета усталостной прочности вычисляют по формуле где L_p — расчетная усталостная долговечность;

D_F — расчетный коэффициент на усталость;

L_s — срок эксплуатации.

Для расчета воздействия усталостных нагрузок должны использоваться статистические данные по ожидаемым воздействиям нагрузок.

Для расчета предела усталости:

• - должен использоваться квантиль 2,3 % для соответствующих экспериментальных данных, т. е.:

• - расчетная кривая S-N должна основываться на средней кривой минус два стандартных отклонения;

• - расчетные параметры распространения трещины должны основываться на средних плюс два стандартных отклонения данных;

• - должен использоваться ожидаемый начальный размер трещины после изготовления и НК (вероятность обнаружения 50 %).

• 7.3 Нагрузки и воздействия нагрузок
  
  7.3.1 Назначение

  В 7.3 определены нагрузки, учитываемые при проектировании систем райзера, и приводятся требования к общему анализу райзера.

• 7.3.2 Определение классов нагрузки

  • 7.3.2.1 Общие положения

Нагрузки должны разделяться на категории: функциональные, от воздействия окружающей среды, и случайные, определяемые следующим образом:

• - функциональные нагрузки — это нагрузки, возникающие в результате физического наличия и предполагаемого использования райзерной системы ЗиКРС, без учета нагрузок от воздействия окружающей среды и случайных нагрузок;

• - нагрузки от воздействия окружающей среды — это нагрузки, возникающие от прямого или непрямого воздействия океанической окружающей среды на райзерную систему ЗиКРС и не относящиеся к функциональным или случайным нагрузкам;

• - случайные нагрузки (или нагрузки с малой вероятностью возникновения) — это нагрузки, связанные с аномальными условиями эксплуатации или техническими отказами.

Если не применяются специальные исключения, должны использоваться характеристические нагрузки, определенные в 7.2.4.

• 7.3.2.2 Расчетное давление и расчетная температура

Райзерную систему ЗиКРС следует проектировать для эксплуатации в условиях одного из расчетных значений давления, приведенных в таблице 7. Следует предусматривать, чтобы арматура, соединители и другие компоненты были предназначены для расчетных давлений (или номинальных давлений) равных или больших, чем расчетное давление райзера ЗиКРС. Расчетное давление компонента с самым низким расчетным значением должно определять расчетное давление райзерной системы.

Для применения в глубоководных условиях, где дифференциальное давление определяется глубиной воды, может применяться сегментирование номинальных давлений, чтобы избежать излишней консервативности и сэкономить массу.

Внутреннее расчетное давление или номинальное давление в любой точке райзерной системы ЗиКРС должно быть равно или выше максимального рабочего давления. Давления в результате воздействия гидростатического напора флюида должны быть включены в установившиеся давления.

Максимальное рабочее давление или внутреннее расчетное давление является внутренним давлением, вероятность превышения которого в течение срока эксплуатации райзера весьма незначительна. Это означает, что внутреннее расчетное давление не должно быть меньше чем рабочее давление, давление в закрытой скважине, включая пульсирующее давление, максимальное накопленное давление, давление разгрузки (т. е. установленное давление открытия предохранительной арматуры плюс избыточное давление) и давление во время глушения скважины, интенсификации притока или операций нагнетания. Более высокие номинальные значения могут потребоваться там, где могут удерживаться утечки из источников высокого давления (т. е. управляющих линий скважинного клапана-отсекателя).

В расчетных целях давление может интерпретироваться как разница между внутренним давлением и наружным давлением, воздействующими на компонент.

При применении в глубоководных системах дифференциальное давление между деталями, работающими под давлением, существенно снижается за счет воздействия наружного гидростатического давления. Это воздействие может приниматься во внимание при определении фактического рабочего давления для каждого компонента. Испытания под давлением в атмосферных условиях должны быть соответствующим образом скорректированы. Например, см. ГОСТ Р ИСО 13628-4.

Расчетное давление должно указываться для контрольного уровня при соответствующих значениях температуры и плотности флюида. Контрольным уровнем может быть устье скважины (морское дно) или верх райзера (на поверхности).

Разница между внутренним и наружным давлением должна использоваться для расчета, так как гидростатические давления флюида с внутренней и внешней стороны райзера изменяется с глубиной. Локальное внутреннее давление, p_/int, т. е. локальное внутреннее давление в указанной точке райзерной системы ЗиКРС относительно внутреннего давления в контрольной точке, p_int, вычисляют по формуле

P/,int = Pint + Pint Р h, (3)

где h — разница высоты между фактической и контрольной точкой внутреннего давления;

д — ускорение свободного падения;

p_int — плотность внутреннего флюида.

Смесь газа и нефти в райзере может снижать гидростатическое давление, воздействующее ниже закрытой арматуры. Этот фактор должен приниматься во внимание при расчете максимально допустимого статического давления в закрытой скважине в специфических условиях применения.

По возможности следует проектировать райзерную систему ЗиКРС для работы с одним или несколькими классами температур, приведенных в таблице 8.

Таблица 8 — Классы расчетных температур на базе температуры флюида (в соответствии с ГОСТ Р 51365)

При определении надлежащего проектного варианта должны учитываться различные комбинации внутреннего и наружного давления в сочетании с соответствующей температурой. Если целесообразно, можно использовать промежуточные классы давления и температуры.

Максимальная расчетная температура металла не должна быть ниже, чем температура флюида, за исключением случаев, когда использование других температур подтверждено расчетами, испытаниями или опытом применения, основанным на измерениях. Любые расчеты передачи тепла должны выполняться с учетом отсутствия потерь тепла под воздействием ветра. Потери тепла под воздействием морской воды должны учитываться для подводных деталей.

Минимальная расчетная температура металла должна определяться с учетом самой низкой температуры, воздействию которой обычно подвергается компонент в условиях эксплуатации, включая контролируемую продувку.

При определении нагрузок от воздействия температуры должен учитываться диапазон температур флюида для выбранного класса температур.

Все компоненты также должны быть рассчитаны на воздействие только наружного давления, где применимо. Для установления наружного гидростатического давления от воздействия морской воды должны использоваться среднегодовые значения плотности морской воды и средний уровень моря.

Особое внимание должно быть уделено наружному давлению, превышающему гидростатическое давление окружающей среды (открытое море или буровой райзер).

Пример — Примерами наружного давления, которое требует специального внимания, являются давление в межколонном пространстве для концентрических райзеров и давление ПВО (во время установки эксплуатационного пакера, испытания ПНКТ под давлением, испытания ПВО под давлением, циркуляция межколонного пространства для линий дросселирования/глушения скважины, выполнение дополнительных функций колонны для спуска и т. п.).

• 7.3.2.3 Нагрузки от воздействия окружающей среды

  • 7.3.2.3.1 Общие положения

При расчете нагрузок на райзер должны учитываться все имеющие к этому отношение природные явления для конкретного местоположения и видов работ, включая хранение и транспортирование.

Пример — Гидродинамические нагрузки на райзер, возникающие от прямого воздействия волн и течений, являются примерами нагрузок от воздействия окружающей среды. Нагрузки, вызванные природными явлениями, создают перемещения плавучей буровой установки, которые также относятся к нагрузкам от воздействия окружающей среды.

• 7.3.2.3.2 Условия окружающей среды

Следует использовать данные об условиях совместного воздействия, например волн и течений.

Примечание — Основными параметрами окружающей среды райзерной системы являются волны, течения и перемещения плавучей буровой установки.

Если недостаточно данных для рассматриваемого географического объекта, могут использоваться консервативные оценки, основанные на данных других соответствующих объектов.

Для регионов, где возможны обледенение и землетрясения, должно учитываться их воздействие.

Для описания параметров окружающей среды, имеющих случайный характер (например, волн), должны использоваться статистические данные. Параметры должны быть получены в статистически достоверном виде с использованием общепризнанных методов. Статистическое описание должно описывать экстремальные условия, а также долговременные и кратковременные изменения, например параметры для описания максимальных воздействий волновых нагрузок, воздействий усталостных нагрузок, вызванных волнами, и других воздействий, таких как образование вихрей.

• 7.3.2.3.3 Поверхностные волны

Информация о волнах должна включать следующее:

• - характеристики состояния моря с точки зрения высоты характерной волны, период спектральных пиков (или средний период прохождения), профиль спектра и направленность;

• - долговременные статистические данные по этим характеристикам в виде сезонных волновых диаграмм разброса, представленные как высота характерной волны и период спектральных пиков (или среднего периода прохождения), или высота волны и период волны для отдельных расчетных волн.

Примечания

• 1 Другие представляющие интерес параметры волн, такие как максимальная высота волны и соответствующий период волны (расчетная волна), должны быть получены из этих данных.

• 2 Ветровые поверхностные волны создают значительные колебательные усилия, воздействующие непосредственно на райзер. Такие волны различны по форме, могут иметь различную длину и высоту и могут воздействовать на райзер с одной или нескольких сторон одновременно. Волны также создают постоянные и колебательные силы, воздействующие на плавучее основание, с которым соединен райзер.

Если информация о направлении волн недоступна, то направление ветра может использоваться как направление волн.

Если применимо, следует учитывать комбинацию ветровых волн и волн с большим периодом и длиной различных направлений.

Примечание — Это имеет особое значение, например для однокорпусных судов, где движения с большим креном могут приводить к возникновению высокого изгибающего момента в результате наката боковых волн в комбинации с ветровыми встречными волнами.

• 7.3.2.3.4 Течение

Расчетная скорость, профиль и направление течения должны быть выбраны с использованием общепринятых статистических методов. Результирующая скорость течения должна учитывать влияние всех связанных явлений, в том числе приливно-отливное течение, ветровое течение, течение штормового нагона, течение, вызванное разницей плотности воды, глобальное океаническое течение, завихрения замкнутых течений, одиночных волн, внутренних волн и других явлений, возникающих из-за разницы плотности воды.

Особое внимание должно быть уделено подготовке соответствующих профилей течений с указанными состояниями моря, ограничивающих эксплуатацию, особенно применительно к глубоководным условиям.

Следует рассматривать различные профили течения (скорость течения относительно глубины воды) и комбинации волн.

• 7.3.2.3.5 Глубина моря и приливно-отливное движение

Должна быть определена глубина моря на месте промысла. Воздействие приливно-отливного течения и течения штормового нагона должно учитываться в случаях, если глубина моря является существенным параметром.

Средний уровень воды может использоваться для определения давления морской воды.

• 7.3.2.3.6 Температура

Должны быть определены максимальные, средние и минимальные сезонные значения температуры воздуха и воды на месте проведения работ, если эти значения температуры предполагается использовать при проектировании райзера. Это имеет особое значение для арктических регионов. При проектировании и выборе материалов следует использовать наиболее консервативные значения температуры окружающей среды.

Должны быть установлены максимальная и минимальная температура хранения и транспортирования.

Примечание — Температура и влажность имеют большое значение при хранении, консервации, проектировании систем управления оборудованием доступа в скважину и т. п.

• 7.3.2.3.7 Смещение и перемещения плавучей буровой установки

В расчет райзера должны быть включены воздействия смещения и перемещений плавучей буровой установки. Должны быть учтены следующие данные об отклике плавучей буровой установки на нагрузки от воздействия окружающей среды:

• - статическое смещение — среднее смещение под воздействием нагрузок от волн, ветра и течений;

• - перемещения с частотой волны — перемещения, вызванные волной первого порядка;

• - перемещения с низкой частотой — перемещения, вызванные порывом ветра и силой волны второго порядка;

• - изменения осадки и водоизмещения — из-за комбинированного воздействия натяжения якорных оттяжек и смещения плавучей буровой установки.

Примечание — Руководящие указания относительно расчета характерного смещения плавучей буровой установки (см. [15]).

Смещение и перемещения плавучей буровой установки представляют источник статического и динамического нагружения райзера. Перемещения с низкой частотой при анализе воздействия нагрузок на райзер могут рассматриваться как статические.

Перемещения плавучей буровой установки с частотой волны должны быть представлены с точки зрения RAO, с четким определением амплитуды и угла сдвига фаз, а также направления волны. RAO должны быть определены для всех шести степеней свободы (продольного рыскания, поперечного рыскания, вертикальной качки, крена, килевой качки и угла рыскания) и для достаточного числа частот волны, чтобы RAO были особенно хорошо определены вблизи любых резонансных пиков в динамических системах. Система координат, выбранная для плавучей буровой установки, используемая как базовая система, должна быть документально оформлена в виде начала координат, т. е. исходной точки движения, и направления осей координат. RAO должны применяться для соответствующих значений водоизмещения плавучей буровой установки. Если применимо, следует определить характеристики системы динамического позиционирования, т. е. допуски позиционирования.

Если применимо, должны быть определены данные о перемещении плавучей буровой установки в нештатных условиях, например при повреждении якорных оттяжек.

Примечание — RAO плавучей буровой установки зависят от водоизмещения плавучей буровой установки и позиционирования с использованием подруливающих устройств.

• 7.3.2.3.8 Определение гидродинамических нагрузок

Гидродинамические нагрузки должны быть определены по результатам анализа; см. 7.3.4. Если теоретические прогнозы дают существенную неопределенность, то теоретические расчеты должны быть подтверждены испытаниями на модели или натурными измерениями на существующих райзерах ЗиКРС или комбинацией таких испытания и натурных замеров.

• 7.3.2.4 Случайные нагрузки

Райзерная система ЗиКРС должна быть рассчитана на случайные нагрузки. Случайные нагрузки определяются как события, возникающие с вероятностью менее чем 10~² и более чем 10^-4.

Рассматриваемые случайные нагрузки как по величине, так и по частоте для конкретного райзера ЗиКРС и плавучей буровой установки могут определяться при рассмотрении проекта системы, анализе рисков и соответствующего накопленного опыта; см. 5.6.

Пример — Примерами случайных нагрузок являются нагрузки, вызванные отказом системы натяжения плавучей буровой установки или отказом системы компенсации вертикальной качки, например отсутствием верхнего натяжения или блокировкой компенсатора вертикальной качки, отказом системы динамического позиционирования (отведение или снос). Также случайными являются нагрузки, вызванные аварийным режимом работы, нарушение плавучести, изменение предусмотренного перепада давления, непредвиденное изменение распределения балласта, пожар, взрыв, удар плавучей буровой установки/райзера при столкновении со случайными препятствиями, падающими объектами и экстремальные условия окружающей среды.

Чтобы не произошло непредвиденного распространения случайных нагрузок, могут использоваться освобождающиеся переводники или слабые звенья; см. 7.7.1.

Случайные нагрузки для ЗиКРС также должны учитываться для других связанных систем/компо-нентов. Например, если повреждение райзера ЗиКРС внутри бурового райзера является результатом случайной нагрузки, внутреннее давление, возникающее при этом повреждении, также должно рассматриваться для бурового райзера.

• 7.3.3 Комбинации нагрузок и условия

Нагрузки и воздействие нагрузок, которые могут стать причиной или способствовать отказу системы райзера ЗиКРС во время его предусмотренного применения, и другие обоснованно прогнозируемые условия эксплуатации должны быть идентифицированы и приняты во внимание при проектировании.

Система райзера ЗиКРС должна подтвердить соответствие критериям проектирования, рассматриваемым в 7.4—7.7 при комбинациях нагрузок.

При установлении воздействия суммарных расчетных предельных нагрузок должны рассматриваться самые неблагоприятные комбинации функциональных нагрузок, нагрузок от воздействия окружающей среды и случайных нагрузок, которые по прогнозам могут возникнуть одновременно.

В динамическом расчете должны быть установлены и должны обычно использоваться наиболее неблагоприятные случаи ориентации рамы колонны гибких НКТ или штропов с учетом наиболее неблагоприятных условий нагрузки.

Должно быть предусмотрено определение условий максимального и минимального воздействия нагрузок, различных комбинаций высоты и периода волны, профилей течения, минимальных и максимальных смещений плавучей буровой установки, плотности флюидов, температуры, давления и т. д.

Примечание — Комбинации нагрузок с вероятностью события менее 10^-4 для рассматриваемого периода могут не приниматься во внимание.

Кроме тех случаев, когда может обоснованно ожидаться совместное возникновение событий, нет необходимости учитывать комбинации случайных нагрузок в комбинации с экстремальными нагрузками от воздействия окружающей среды.

Примечание — Ограниченные или максимальные рабочие нагрузки обычно включают определение высоты волны, соответствующий диапазон периодов волны в комбинации с соответствующим профилем течений и диапазоном среднестатистических смещений.

Ограничения, зависящие от окружающей среды, следует определять для всех режимов работы (см. приложение Б), включая, в числе прочего, следующие:

• - размещение оборудования, например компоновки НФА;

• - установка и извлечение соответствующего оборудования, например ПФА, ПНКТ и колонны заканчивания скважины;

• - посадка и фиксирование;

• - каждый режим из связанных режимов работы:

• - испытание, например избыточное натяжение для проверки блокировки и гидростатические испытания системы,

• - нормальный режим работы с доступом в скважину или надводным закрытием скважины,

• - экстремальный режим работы с подводным закрытием скважины и сбросом давления;

• - раскрепление:

• - штатная расстыковка,

• - аварийная расстыковка;

• - избыточное натяжение для извлечения прихваченного оборудования, например насосно-компрессорной колонны, ПФА;

• - подвешивание в штормовых условиях;

• - случайные условия, например в связанном режиме:

• - отказ компенсатора вертикальной качки, например потеря натяжения или блокировка компенсатора,

• - отказ натяжного устройства, например недостаточное натяжение или блокировка натяжного устройства,

• - нарушение позиционирования плавучей буровой установки, например отказ системы динамического позиционирования или отказ якорной системы.

В случае установки/извлечения должны учитываться изменяющиеся длины компоновки райзера.

Воздействия комбинированных нагрузок от окружающей среды для условий подвешивания должны рассматриваться на 10-летний период повторяемости (или вероятность события 10^-1 в течение одного года) для фактических условий окружающей среды, если нет специальных указаний покупателя.

Перед ориентацией ПНКТ и перед фиксированием соединителей должны быть определены устанавливаемые массы, включая максимальный угол для входа соединителей. Должны быть определены/ установлены значения избыточного натяжения для проверки фиксации, для нормального режима работы и аварийной расстыковки. Должно быть определено/установлено максимально допустимое избыточное натяжение для извлечения прихваченной насосно-компрессорной колонны в комбинации с углами шарового шарнирного узла бурового райзера; см. таблицу 12.

Для операций фиксации, например модуль экстренного отсоединения, нижнего узла-превентора райзера и ПФА может приниматься во внимание следующее: допустимый угол фиксации, максимальная относительная скорость посадки и устанавливаемый вес.

Для операций отсоединения, например модуль экстренного отсоединения, нижнего узла-превенто-ра райзера и ПФА может приниматься во внимание следующее: допустимый угол отсоединения в комбинации с избыточным натяжением и моментом для нормального и быстрого аварийного отсоединения.

Должны быть установлены ограничения сноса/отведения плавучей буровой установки, аварийного закрытия скважины и операций аварийного отсоединения для плавучих буровых установок с динамическим позиционированием в случае сноса/отведения плавучей буровой установки. Эти ограничения должны быть определены для обеспечения установки надежных барьерных элементов и безопасного отсоединения райзера ЗиКРС до того, как будет превышено какое-либо критическое ограничение; см. 6.3.5. Эта оценка должна учитывать отклик плавучей буровой установки на снос/отведение (т. е. смещение и скорость) и установление критических ограничений, см. 5.11.2. Должно быть установлено общее время выполнения аварийного отсоединения, включая время для обнаружения сноса/отведения, время для начала выполнения функции аварийного отсоединения и время для выполнения аварийного отсоединения. Должны быть установлены ограничения дрейфа плавучей буровой установки, которые обеспечивают достаточное время для выполнения аварийного отсоединения райзера ЗиКРС до превышения какого-либо критического ограничения.

Руководство по эксплуатации (см. 12.9) должно определять эксплуатационные ограничения райзера для соответствующих режимов эксплуатации.

Если критические значения эксплуатационных ограничений райзера близки к превышению, должно выполняться нормальное или запланированное отсоединение райзера ЗИКРС. После отсоединения райзер должен быть переведен в безопасное положение, т. е. подвешен или извлечен. Эксплуатационные параметры системы райзера ЗиКРС должны непрерывно и тщательно отслеживаться, чтобы обеспечивать эксплуатацию райзера в пределах предусмотренных ограничений. Для мониторинга условий окружающей среды должны использоваться надежные прогнозы погоды.

• 7.3.4 Расчет воздействия нагрузки

  • 7.3.4.1 Общие положения

Для достоверного определения воздействия нагрузок на райзерную систему динамический расчет должен быть основан на общепринятых принципах статического и динамического расчетов, дискретизации модели, сопротивлении материалов и нагрузках от воздействия окружающей среды. Расчет воздействия нагрузки может основываться на аналитических расчетах, цифровом моделировании, физических испытаниях или комбинации этих методов.

Воздействия нагрузок относительно перемещений, смещений или внутренних сил и напряжений системы райзера ЗиКРС должны определяться соответствующим образом, учитывая следующее:

• - пространственный и временной характер, включая:

• - возможную нелинейность нагрузки;

• - динамический характер отклика;

• - рассматриваемые для контроля проекта виды отказов;

• - заданную на рассматриваемом этапе точность.

Функциональные нагрузки и некоторые случайные нагрузки обычно могут рассматриваться с использованием статических методов анализа. Для нагрузок от воздействия окружающей среды (волновые нагрузки) и некоторых случайных нагрузок (ударные нагрузки) необходим динамический расчет. В дополнение к статическому и динамическому расчетам для работ в открытом море в динамический расчет должен быть включен расчет периода собственных колебаний и формы колебаний. Основные рекомендации по динамическому расчету воздействия нагрузок на райзер приведены в приложении В.

Примечание — Инерция и демпфирующие силы имеют значение, когда периоды установившейся нагрузки приближаются к периоду собственных колебаний или в случаях неустановившихся нагрузок.

Расчет воздействия нагрузок на райзер должен быть выполнен для всех рассматриваемых рабочих режимов и проектных вариантов для проверки соответствующих видов отказов компонентов райзера, чтобы определить рабочие ограничения и установить данные по сопряжениям райзера.

Расчет конструкции райзера следует выполнять с линейно-упругими характеристиками материала. Если пластический или упругопластический расчет используется для райзерных систем ЗиКРС, подвергающихся циклическим нагрузкам, например волновым нагрузкам, должен быть выполнен контроль для подтверждения, что райзерная система будет колебаться без избыточных пластических деформаций или повреждений в результате многократных пластических деформаций.

Примечание — В случаях проведения динамического расчета райзера с линейно-упругими характеристиками материала и расчетными коэффициентами, установленными в настоящем стандарте, колебания могут быть приняты без дополнительных уточнений.

Неопределенности в расчете модели следует включить в расчетные коэффициенты. Если неопределенности особенно высоки, должны быть приняты консервативные условия.

Если расчетные модели очень неопределенны, то должна быть проверена чувствительность моделей и параметров, используемых в моделях.

Примечание — Основной целью расчета чувствительности являются количественная оценка неопределенности модели, принятие рациональных консервативных допущений и идентификация зон, где необходимы более глубокие исследования для достижения приемлемого моделирования (например, уточнение компьютерной модели по результатам физических испытаний). Рассматриваемые параметры включают гидродинамические параметры, период волн, профиль течения, верхнее натяжение и характеристики жесткости пружин натяжного устройства, угол отклонения и уровень устья скважины, длину компоновки, жесткость скользящей трубной секции, уровень контакта скользящей трубной секции с роторным столом плавучей буровой установки, смещение плавучей буровой установки, конструкционное демпфирование, вес в погруженном состоянии и плотность внутреннего флюида.

Динамический расчет райзера следует выполнять для оптимизации верхнего натяжения для повышения эксплуатационных характеристик райзера в отношении воздействия комбинированных нагрузок.

Примечание — Для условий применения, где якорные оттяжки и райзер оказывают существенное влияние на колебания плавучей буровой установки, может быть выполнен их совместный расчет.

• 7.3.4.2 Моделирование

  • 7.3.4.2.1 Конструкционная модель райзера

Динамический расчет райзера должен включать полную систему райзера, принимая во внимание точное моделирование жесткости, массы, демпфирования и воздействия гидродинамических нагрузок по длине колонны райзера в дополнение к надводному и донному оборудованию и граничным условиям. В частности, для выбранного метода должны применяться соответствующие коэффициенты сопротивления и инерции.

Примечание — Оборудование и граничные условия верхней части обычно включают моделирование надводного оборудования, штропов, натяжной рамы, лебедки, секции скольжения, контакта с площадками плавучей буровой установки (ротор/спайдер), устройства натяжения и RAO колебаний плавучей буровой установки. Оборудование и граничные условия нижней части обычно включают моделирование переходной силовой секции райзера, подводного оборудования и системы устья скважины, включая податливость устья скважины/грунта, если требуется.

Райзеры верхнего натяжения следует моделировать с соответствующим натяжением, действующим на натяжное кольцо на секции натяжения и на верхнюю часть райзера (компенсатор вертикальной качки), и с соответствующими характеристиками жесткости.

Райзер должен быть разбит на достаточное число элементов для представления воздействия нагрузок от окружающей среды, конструкционных нагрузок и расчета воздействия нагрузок во всех критических зонах.

Расчеты воздействия нагрузок следует выполнять с применением номинальных характеристик поперечного сечения и номинальных физических характеристик.

• 7.3.4.2.2 Гидродинамические нагрузки

Максимальные условия эксплуатации должны быть проанализированы с использованием соответствующих комбинаций амплитуды и направлений максимальных волн, течений и плавучей буровой установки, с определением наиболее вероятного максимального воздействия гидродинамических нагрузок.

В случаях, когда указана только высота волны, рассматриваемый диапазон периода волны может определяться как 90 % доверительного интервала диаграммы разброса волн.

Волновая теория и кинематическая схема должны быть выбраны в пользу общепризнанных методов с учетом фактической глубины моря и описания кинематики волн на поверхности и в глубину.

При определении гидродинамических нагрузок должны быть установлены используемые в расчетах относительная скорость частиц жидкости и значения ускорения с учетом воздействия волн, течения и колебаний райзера.

Примечания

• 1 Гидродинамические нагрузки на гибкие конструкции, такие как райзеры ЗиКРС, могут выражаться уравнением Моррисона (Morison) в части, касающейся скорости флюида относительно конструкции и ускорений.

• 2 Выбор подходящей волновой теории зависит от фактического применения и связан с условными допущениями, принятыми для RAO колебаний плавучей буровой установки. Обычно линейная волновая теория, например Эйри (Airy) в комбинации с натяжением Уиллера (Wheeler), может использоваться в дополнение к распределенной кинематической схеме, если применимо. Для частей райзера, расположенных ниже зоны заплеска, линейная волновая теория обычно адекватна нерегулярным состояниям моря. При этом следует отметить, что распределенная кинематическая схема, например для полупогружных оснований, может влиять на кинематику вблизи плавучей буровой установки.

Время и/или частота дискретизации должна быть верифицирована для подтверждения того, что достигнута необходимая точность.

Возможные воздействия прилегающих частей конструкции должны приниматься во внимание при определении нагрузок от волн и течений. Повышенные ускорения и скорости в потоке вокруг цилиндра, например колонн, могут вызвать дополнительные нагрузки на райзер.

Возможные нагрузки от вихревого потока должны быть учтены. В отношении поперечных вибраций от вихревого потока должно учитываться повышение коэффициента сопротивления. Должно быть проанализировано воздействие устройств подавления VIV, если они включены как часть райзерной системы.

• 7.3.4.3 Расчет воздействия экстремальных нагрузок

Статический анализ следует выполнять с использованием полного нелинейного подхода. В последующем динамическом расчете для определения воздействия гидродинамических нагрузок следует применять следующие методы, отдельно или в комбинации:

• - расчет нерегулярных волн во временном интервале (расчетный шторм);

• - расчет регулярных волн во временном интервале (расчетная волна);

• - расчет нерегулярных волн в частотном интервале.

Расчет нерегулярных волн относится к моделированию кинематики частиц воды и перемещениям плавучей буровой установки. Расчет воздействия экстремальных нагрузок предпочтительнее выполнять с использованием расчета во временном интервале. Тем не менее расчет в частотном интервале может применяться, если применимость такого расчета документально оформлена в процессе валидации относительно анализа во временном интервале.

Должно быть документально оформлено, что продолжительность расчета в нерегулярном временном интервале достаточна для оценки воздействия нагрузки с надлежащей статистической достоверностью.

Любое использование упрощенного моделирования и/или методов расчета должно быть подтверждено более совершенным моделированием и/или расчетом, см. таблицу 9. В частности, проверка соответствия, как определено в разделе 7.3.4.6, должна рассматриваться для репрезентативных (критических) случаев нагрузок.

Таблица 9 — Обзор проверки соответствия методов анализа

Изменение периода волны должно использоваться для определения наиболее неблагоприятных условий нагружения для расчета как регулярных, так и нерегулярных волн. Это имеет особое значение для расчета регулярных волн, результаты которого могут подвергаться серьезным искажениям для динамически чувствительных систем. Должны быть проанализированы как минимум три различных периода, относящихся к реалистическому диапазону изменений (например, 90 % доверительного интервала диаграммы разброса волн). Изменение периода должно быть выполнено с учетом следующего:

• - статистическое изменение периода волны;

• - собственная частота колебаний системы райзера;

• - пиковые значения функции преобразования колебаний плавучей буровой установки;

• - периоды пиковой волны из диаграммы разброса волн.

Примечание — Воздействия максимальных волновых нагрузок могут не всегда иметь место при прохождении расчетной волны (максимальная высота волны). Максимальные волновые нагрузки могут возникать от воздействия волн особой длины, периода или крутизны.

• 7.3.4.4 Расчет воздействия усталостных нагрузок

Расчет системы райзера на усталость должен учитывать воздействия всех имеющих отношение циклических усталостных нагрузок, включая следующие:

• - воздействие колебаний, вызванных волной первого порядка (прямые волновые нагрузки и соответствующие колебания плавучей буровой установки);

• - колебания плавучей буровой установки второго порядка или колебания, вызванные плавучей буровой установкой (псевдостатические колебательные перемещения);

• - вибрации, вызванные вихреобразованием;

• - циклы напряжений, вызванных температурой и давлением.

Воздействия усталостной нагрузки, вызванной волной первого порядка или колебаниями плавучей буровой установки второго порядка, могут быть рассчитаны с использованием тех же методов, что и расчеты воздействия экстремальных нагрузок в 7.3.4.3. Если используется расчет в частотном интервале или расчет регулярных волн, следует выполнить валидацию относительно нерегулярного волнения моря, расчет во временном интервале. Расчет количества циклов, например методом ливневых потоков, следует использовать для расчета усталости в нерегулярном временном интервале.

Изменение толщины стенки трубы или стенки компонента на протяжении срока эксплуатации райзерной системы должно учитываться при расчете усталостной долговечности, т. е. спуск, эксплуатация и условия в подвешенном состоянии. Динамический расчет на усталость может быть основан на номинальном значении толщины стенки, а усталостные напряжения — на среднем репрезентативном значении толщины стенки, т. е. номинальная толщина стенки минус половина припуска на коррозию.

Следует предусмотреть, чтобы расчет на усталость распространялся на характеристики состояния моря в пределах эксплуатационных ограничений различных видов деятельности.

Напряжения, которые подлежат рассмотрению при расчете на усталость, и методика приведены в [14].

Примечание — Усталость, вызванная волной первого периода при нормальных условиях эксплуатации в открытом море, обычно является определяющей; тем не менее усталостные повреждения, накопленные в отсоединенном или подвешенном режиме, могут быть значительными.

• 7.3.4.5 Режим внутри бурового райзера

Если райзер ЗиКРС эксплуатируется внутри бурового райзера, райзер ЗиКРС может быть рассчитан с использованием нелинейного псевдостатического подхода. Расчет райзера ЗиКРС должен включать воздействие верхнего натяжения, флюидов, насосно-компрессорной колонны, веса ПНКТ и райзера ЗиКРС, флюидов, давления, температуры, содержимого ЗиКРС и бурового райзера, углов верхнего и нижнего шарового/гибкого соединений и прогибов бурового райзера.

Минимальные углы верхнего и нижнего шарового/гибкого соединений могут быть рассчитаны при отдельном расчете бурового райзера или могут использоваться значения, приведенные в таблице 12.

Воздействия экстремальных нагрузок и усталостное повреждение должны быть определены для критических участков вдоль колонны райзера.

• 7.3.4.6 Проверка на модели

Модели динамического расчета должны быть проверены на наличие погрешностей. Особое значение должно быть уделено правильному вводу функций преобразования перемещений плавучей буровой установки для конкретной компьютерной программы.

Для верификации перемещений плавучей буровой установки может использоваться анимация, представляющая перемещения плавучей буровой установки, волны и прогибы райзера.

Могут быть выполнены следующие аналитические проверки модели райзера:

• - верификация фактического статического распределения натяжения, включая верхнее и нижнее натяжение;

• - рассчитанные периоды собственных колебаний и формы колебаний.

Примечания

• 1 Аналитический расчет эффективного статического натяжения представляет верификацию масс райзера, плавучести и моделирование натяжения в системе.

• 2 Верификация периодов собственных колебаний и форм колебаний райзеров верхнего натяжения может быть выполнена аналитическими расчетами. Приближенные решения даны в аналитических выражениях для натянутых балок (см. [16]).

• 7 .4 Критерии проектирования компонентов
  
  7.4.1 Область применения

  Общие требования к проектированию применимы ко всем компонентам, входящим в область применения настоящего стандарта, включая соединители и болты. Проектные требования к компонентам, которые рассматриваются другими применимыми нормативами и стандартами (см. таблицу 2), не входят в область применения настоящего стандарта.

В настоящий стандарт включены подразделы, посвященные специальным компонентам, в которых представлены специальные проектные требования к конкретным компонентам. В случае противоречия между требованиями, указанными в 7.4, и проектными требованиями, приведенными в подразделах для отдельных компонентов, должны применяться специальные требования, предъявляемые к отдельным компонентам.

• 7.4.2 Виды отказов

Должно быть показано, что система райзера ЗиКРС обладает необходимой конструкционной надежностью относительно рассматриваемых видов отказов. Как минимум, компоненты райзера должны быть рассчитаны на предупреждение следующих возможных видов отказов в зависимости от ситуации: - избыточная пластическая деформация;

• - потеря устойчивости;

• - усталость;

• - хрупкое разрушение;

• - избыточный прогиб;

• - герметичность;

• - коррозия и износ;

• - непредвиденное разъединение;

• - механическая функция.

Припуск на коррозию и износ см. в 7.4.4.

Требования, приведенные в 7.4, действительны для труб из материала, отвечающего общим требованиям раздела 7, и в частности требованиям к растяжению, приведенным в 7.4.6.

• 7.4.3 Выбор материала

Материалы, выбираемые для систем райзера ЗиКРС, должны быть пригодны для использования в течение срока службы, если не предусмотрена их замена. Внимание должно быть уделено внешним и внутренним флюидам, нагрузкам, температуре и возможным видам отказов на всех этапах, включая эксплуатацию, изготовление и испытания. Выбор материалов должен обеспечить совместимость всех компонентов райзерной системы.

Материалы должны обладать необходимыми свойствами для всех этапов изготовления, испытаний, условий эксплуатации и хранения и должны обладать достаточной прочностью, пластичностью и ударной прочностью; см. 8.2.9. Кроме того, система райзера ЗиКРС не должна иметь наружных и внутренних дефектов, которые могут ухудшить ее эксплуатационные свойства.

Риск для условий работы в присутствии сернистых соединений должен быть оценен для всех частей райзера ЗиКРС, которые во время эксплуатации могут контактировать со скважинными флюидами; см. 8.2.4.

• 7.4.4 Припуск на коррозию

Любое употребление слова «коррозия» в настоящем стандарте должно означать коррозию, окисление, очистку от окалины, абразивный износ, эрозию, износ и все другие формы потери металла. Изготовитель должен учитывать воздействие, которое может оказывать коррозия (как внутренняя, так и внешняя) на срок эксплуатации компонента; см. 8.2.13. В случае возникновения сомнений должны быть проведены коррозионные испытания.

Во всех случаях, где уменьшение толщины стенки возможно в результате поверхностной коррозии любой внутренней или наружной поверхности, должен быть предусмотрен резерв на такие потери в течение проектного или указанного срока (эксплуатации и хранения) компонента за счет надлежащего увеличения толщины основного металла сверх значений, определенных расчетными формулами или анализом напряжений.

Оценка для количественного определения необходимого увеличения толщины стенки (например, припуск на коррозию) должна учитывать свойства материала, внутреннюю и внешнюю среду, внутренние и наружные покрытия, периодичность контроля и процедуры консервации; см. 8.2.13.

Необходимо применять минимальный припуск на коррозию, который должен быть документально оформлен в проектных расчетах или указан покупателем.

Примечание — Этот припуск на коррозию не обеспечивает защиту от рисков глубокой коррозии или коррозионного растрескивания под напряжением. В таких случаях целесообразными средствами являются замена материала, оболочка и т. п.

• 7.4.5 Толщина

Если не установлено иначе, все проектные расчеты должны быть выполнены для соответствующих размеров (толщина, диаметр и т. п.) при условии наличия коррозии.

Возможный благоприятный эффект упрочнения от покрытия или оболочки трубы не должен приниматься во внимание в расчетах, кроме случаев, когда эффект упрочнения документально оформлен.

• 7.4.6 Расчетная прочность и свойства материала

Предел текучести о_у, предел прочности на растяжение о_и для использования в расчетах должны быть следующими:

° у ^{= Ф}Д5 • ^0,5 ^{= Ф}Д5 ^Yy ^Rto,5’ (⁴)

т

° и ^{= Ф}Д5 ’ Нщ ^{= Ф}Д5 ’ ■ ^пг (5)

7

где Ф_Д5 — коэффициент уменьшения пластичности; см. формулу (6);

_5/7- — заданный минимальный предел текучести для 0,5 % общего удлинения при заданной температуре;

Н_{ю 5} — заданный минимальный предел текучести для 0,5 % общего удлинения при комнатной температуре;

Y_y — коэффициент уменьшения предела текучести при повышенной температуре;

R_m/_T— заданный минимальный предел прочности на растяжение при заданной температуре;

Y_u — коэффициент уменьшения предела прочности на разрыв при повышенной температуре; R_m — заданный минимальный предел прочности на растяжение при комнатной температуре.

Примечание — Общее удлинение 0,5 %, используемое для определения минимального заданного предела текучести действительно для предела текучести до 655 МПа (95 000 фунт на дюйм²). Значение 0,6 % применяется для минимального заданного предела текучести до 758 МПа (110 000 фунт на дюйм²).

Коэффициент уменьшения пластичности, <р_А5, может применяться для материалов, не отвечающих требованиям пластичности, приведенным в таблице 15. Коэффициент пластичности равен 1,0, когда минимальное удлинение при разрушении Д₅ равно или превышает 14 %, а для Д₅ < 14 % коэффициент пластичности рассчитывается по формуле

1,5

^ФД5 -----(6)

2-Д

V56

Если с_у больше, чем 0,92 * <з_и, используется 0,92 х <з_и вместо с_у в формуле (4); см. 8.2.9.

Для марганцево-углеродистых сталей и низколегированных сталей значение, указанное для 20 °C (68 °F) может использоваться для температур не выше 50 °C (122 °F). Для марганцево-углеродистых сталей и низколегированных сталей для температур выше 50 °C (122 °F) в качестве исходных данных для проектирования должны быть определены более низкие свойства материала при расчетной температуре. Если нет доступной документации по свойствам материала при повышенных температурах, значения предела текучести и прочность на растяжение могут быть уменьшены в соответствии с таблицей 10.

Таблица 10 — Дополнительные поправочные коэффициенты для повышенных температур для марганцевоуглеродистых и низколегированных сталей

Для углеродистых и низколегированных сталей при температурах до 120 °C (250 °F) могут использоваться следующие значения физических свойств:

• - модуль упругости: Е = 205 000 МПа (29 730 килофунт на дюйм²);

• - коэффициент Пуассона: v = 0,3;

• - линейный коэффициент теплового расширения: oc_L = 12 * 10^-6 м/м/°С (5,73 х 1 о^-6 дюйм/дюйм/Т).

Для предела прочности на растяжение и предела текучести значения должны быть такими, которые используются для материала в окончательном заводском состоянии. Должны приниматься во внимание любые изменения прочности и температурные воздействия на прочность при растяжении и сжатии. Если материал или металл сварного шва после изготовления показывают более низкие значения прочности и ударной прочности, в расчетах должны использоваться эти значения; см. 8.2.14 и 8.2.16.

• 7.4.7 Избыточная пластическая деформация

Компоненты, для которых избыточная пластическая деформация является возможным типом отказа, должны быть рассмотрены с точки зрения пластической деформации; см. 7.2.4.

Расчетная несущая способность компонентов, работающих под давлением, включая болты, должна быть определена исходя из свойств материала, как показано в 7.4.6, и расчетных коэффициентов, приведенных в таблице 11. Несущая способность при избыточных пластических деформациях должна быть получена одним из методов.

Следует принимать во внимание циклические тепловые нагрузки в сочетании с постоянными нагрузками, термическое накопление деформации, т. е. механизм пошагового смятия.

Особые условия могут потребовать более низкие расчетные коэффициенты, например риск коррозионного растрескивания под напряжением, водородное растрескивание.

Таблица 11 — Расчетные коэффициенты, F_d

• 7.4.8 Потеря устойчивости

Возможность потери устойчивости должна приниматься во внимание для деталей в условиях сжатия или компонентов с зонами сжимающих напряжений.

Пример — Возможны один или более следующих двух типов потери устойчивости: локальная потеря устойчивости стенки трубы и потеря устойчивости трубы как сжатого стержня.

Расчет потери устойчивости должен быть основан на наиболее неблагоприятном типе потери устойчивости. Должны приниматься во внимание исходные дефекты и остаточные напряжения. Должно быть обеспечено соответствие между исходными дефектами в расчетах сопротивления потере устойчивости и допусками на изготовление.

Компоненты могут проектироваться в соответствии с положениями общепризнанных стандартов (см., например, [17]). В случаях, когда расчет пластичности выполняют с использованием теории больших деформаций, если проводят испытания, должны использоваться расчетные коэффициенты, приведенные в 7.4.7.

Если потеря устойчивости по типу сжато-изогнутой балки неизбежна, должно быть документально подтверждено, что райзер или компонент не подвергнется какому-либо отказу в режиме после потери устойчивости.

Отрицательное эффективное натяжение может привести к потере устойчивости райзера по типу сжато-изогнутой балки. Особое внимание должно быть уделено тому, что небольшое снижение верхнего натяжения может привести к возникновению избыточных изгибающих моментов. В таких случаях следует определить запас выше минимального натяжения, вызывающего избыточные изгибающие моменты. Элементы, расположенные выше натяжной секции райзера верхнего натяжения, в некоторых конфигурациях райзера могут подвергаться воздействию сжимающих нагрузок.

• 7.4.9 Усталость и контроль усталости

В настоящем стандарте установлены требования к расчету на усталость на основе усталостных испытаний и механики разрушения. Практические детали расчетов усталостной прочности приведены в [14].

Цель расчета усталостной прочности состоит в обеспечении достаточной усталостной долговечности райзера ЗиКРС. Рассчитанная усталостная долговечность может служить основой для планирования контроля усталостных трещин во время изготовления и в период эксплуатации райзера ЗиКРС.

На протяжении всего периода эксплуатации должно приниматься во внимание воздействие всех приложенных циклических нагрузок, которые имеют достаточные амплитуду и число циклов, чтобы вызвать серьезные усталостные повреждения; см. 7.3.4.4. Должны приниматься во внимание все режимы эксплуатации, включая работу в открытом море и режим работы с ПНКТ (внутри райзера) и временные условия, такие как спуск и подвешивание. Как минимум, расчет на усталость должен быть выполнен для обобщенных условий работы в режиме «в открытом море» и режиме работы с ПНКТ (эксплуатация внутри райзера), там, где это целесообразно.

Райзер ЗиКРС следует проектировать таким образом, чтобы не допускать резонансной вибрации, вызванной вихреобразованием там, где это практически применимо. Могут использоваться устройства подавления вихреобразования как способ минимизации воздействия резонансной вибрации, вызванной вихреобразованием (см. [18]).

Должны быть идентифицированы участки, чувствительные к усталостным нагрузкам, и для каждого участка должен быть выполнен расчет на усталость. Особое внимание должно быть уделено болтам, сварным швам и деталям с концентраторами напряжений в дополнение к местам с высокой шероховатостью поверхности и поверхностной маркировкой. Если имеется повышенный риск усталостного разрушения, следует пересмотреть конструкцию для снижения риска путем учета изменений в конфигурации для снижения пиковых напряжений, например путем снижения эксцентричности кольцевых сварных швов, обеспечения ровных профилей, в особенности сварных швов, и использования менее чувствительных материалов.

Усталостная долговечность может быть рассчитана методом, основанным на расчете накопленного повреждения и/или расчете распространения трещины. При оценке усталостной долговечности обычно следует использовать методы, основанные на расчете накопленного повреждения, благодаря их простоте и эффективности. Расчет распространения усталостной трещины также может применяться в определении пределов обнаружения для методов НК, применяемых в процессе производства, и планировании технического контроля в процессе эксплуатации.

Если срок эксплуатации не указан покупателем, то должен использоваться минимальный срок 5 лет. Необходимая минимальная расчетная усталостная долговечность должна основываться на предполагаемом сроке эксплуатации и графике технического контроля. Значение расчетной усталостной долговечности должно быть равно как минимум 3-кратному сроку службы для всех компонентов, подлежащих техническому контролю (D_F = 3). Для компонентов, для которых технический контроль невозможен, расчетная усталостная долговечность должна равняться как минимум 10-кратному сроку службы (D_f= 10). Кроме случаев, когда расчетная усталостная долговечность равна как минимум 10-кратному предполагаемому сроку службы, компоненты райзера должны периодически подвергаться контролю на наличие усталостных трещин. Периодичность контроля/периодичность замены не должна быть выше, чем одна десятая от расчетной усталостной долговечности.

• 7.4.10 Хрупкое разрушение

Компоненты райзера должны обладать достаточной выносливостью по отношению к началу хрупкого (неустойчивого) разрушения; см. 8.2.10. Надежность по хрупкому разрушению обычно считается удовлетворительной, если материалы, качество изготовления и испытания соответствуют требованиям раздела 8 и 9.3.

• 7.4.11 Избыточный прогиб

  • 7.4.11.1 Общие положения

Пределы максимальных значений прогиба райзера могут включать оценку хода, взаимодействие райзеров и углы шаровых/гибких соединений.

• 7.4.11.2 Ход

Системы райзера ЗиКРС должны быть спроектированы таким образом, чтобы иметь достаточную возможность хода, чтобы не допустить повреждения компонентов райзера и оборудования. Ограничения по ходу райзера обычно включают следующее:

• - диапазон хода компенсатора вертикальной качки буровой лебедки;

• - диапазон хода системы натяжения;

• - скользящую трубную секцию, «длину защиты от вертикальной качки», т. е. длину упрочненной секции противоизносной муфты;

• - ход вниз поверхностного оборудования.

Примечание — «Длина защиты от вертикальной качки» секции скольжения и ход вниз поверхностного оборудования обычно являются основными параметрами для эксплуатационных ограничений.

Ход, обусловленный течением, может быть уменьшен путем увеличенного верхнего натяжения. Это имеет особое значение для применения в глубоководных условиях, где следует применять фактические профили и скорости течения.

Должна учитываться прочность на растяжение компенсатора вертикальной качки и натяжного устройства.

Расчеты хода вверх и вниз должны включать влияние чувствительности к воздействию окружающей среды, натяжение, давление (влияние защитного колпака), температуру, приливно-отливные движения, штормовой напор, накат ветровых волн, допуски на подгонку длины и высоты компоновок райзера, влияние осадки/натяжения и водоизмещение плавучей буровой установки.

Чувствительность к воздействию окружающей среды включает статический и динамический ход. Статический ход определяется воздействием нагрузки от течения и осадки в результате среднего смещения плавучей буровой установки. Среднее смещение плавучей буровой установки включает влияние нагрузки от постоянного ветра и средней дрейфовой волны. Волновая нагрузка включает относительные перемещения плавучей буровой установки и райзера, т. е. динамический ход.

Требования к ходу следует определять на основании вышеуказанных воздействий с применением соответствующего коэффициента запаса прочности.

Для хода вверх и хода вниз может применяться запас прочности 10 %.

• 7.4.11.3 Взаимное влияние

Взаимное влияние должно учитываться на всех этапах расчетного срока эксплуатации. Конструкция райзерной системы должна включать оценку или расчет потенциального взаимного влияния других райзеров, якорных канатов, буровой шахты, корпуса плавучей буровой установки, морского дна, ограничения по перемещению верхнего блока райзера таким образом, чтобы не было взаимного воздействия с другим оборудованием райзерной системы или контакта с плавучей буровой установкой (натяжная рама, НФА или гибкий трубный соединитель) и с любыми другими препятствиями, включая зазор колонны для спуска до нижнего гибкого соединения и расстояние от подводного оборудования до морского дна во время подвешивания. Возможные подходы к проектированию могут быть разделены на следующие категории:

• - столкновения недопустимы;

• - столкновения допустимы.

Недопустимость столкновений (никаких соударений или взаимного влияния) следует принимать как цель вследствие потенциального повреждения райзера или другой части системы в случае возникновения взаимного влияния. Чтобы не допустить столкновений, следует использовать целесообразный запас надежности для минимального расстояния.

Если допускается отрицательный зазор (контакт), следует определить возникающие ударные нагрузки, чтобы подтвердить сохранение целостности конструкции. Для этого необходима оценка частоты, места, импульса силы столкновений или относительной скорости райзера перед ударом. Отдельные локальные расчеты/анализ обычно необходимы для оценки напряжений в компоненте трубы или райзера в момент удара.

• 7.4.11.4 Углы гибкого/шарового соединения бурового райзера

Если не согласовано иначе, минимальные значения максимального угла отклонения бурового райзера в гибком/шаровом соединении при выполнении операций внутри бурового райзера должны соответствовать таблице 12.

Таблица 12 — Углы шарового/гибкого соединения бурового райзера

• 7.4.11.5 Герметичность

Герметичный компонент должен соответствовать следующим максимально допустимым критериям герметичности при испытаниях на утечки для внутреннего давления:

• - для испытаний на герметичность для жидкости: не должно быть видимых утечек на всем протяжении испытаний;

• - для испытаний на герметичность для газа: не должно быть постоянного образования пузырьков на всем протяжении испытаний. Если утечка наблюдается, ее размер должен быть менее 1 * 10'³ см³/с (3,6 см³/ч), измеренный при атмосферном давлении на всем протяжении испытания. Величина утечки не должна носить нарастающий характер.

Испытательной средой для испытаний на герметичность для жидкости может быть вода, для испытаний на герметичность для газа может использоваться азот. Минимальная продолжительность испытаний на герметичность должна составлять 15 мин. Если не указано иначе, испытания проводят при комнатной температуре.

Примечание — Объем утечки 0,9 см³ за 15 мин соответствует 1 х ю^-3 см³/с.

Компонент должен быть непроницаемым для газа в предельно тяжелых условиях эксплуатации и непроницаемым для жидкости для случайных проектных условий. Заказчик может указать более жесткие требования к герметичности, температуре и схеме испытаний для применения в условиях для очень опасных продуктов и высоких температур.

Требования герметичности на внутреннее давление могут также применяться для наружного давления.

• 7.5 Критерии проектирования трубы
  
  7.5.1 Общие положения

  В 7.5 приведены положения по проверке предела прочности (на разрыв, пластическую деформацию, смятие) прямых труб и труб с небольшой конусностью стенки трубы (например, конусных соединений). Контроль несущей способности должен рассматривать следующее:

• - расчет давления:

• - внутреннее давление,

• - наружное давление;

• - комбинированные нагрузки:

• - внутреннее давление, эффективное натяжение и изгибающий момент,

• - наружное давление, эффективное натяжение и изгибающий момент.

Другие применимые виды отказов, которые должны учитываться при проектировании, см. в 7.4. Основа для проектирования на внутреннее давление (разрыв) и внутреннее давление в комбинации с нагрузками приведена в [19] и [20].

Полное использование несущей способности трубы райзера, рассчитанной по формулам, приведенным в 7.5, требует, чтобы соединители райзера обладали конструкционным уровнем безопасности, совместимым с трубой; см. 7.6.

• 7.5.2 Расчет давления

  • 7.5.2.1 Общие положения

В 7.5.2 приведены требования к расчету на внутреннее и наружное давление, т. е. определение минимально необходимой толщины стенки трубы, выдерживающей внутреннее и наружное давление.

Расчет давления, т. е. минимальной прочности на разрыв от внутреннего давления и минимального сопротивления окружной потере устойчивости при изгибе (смятие), должен быть выполнен на базе значения минимальной толщины стенки трубы как показано в формулах (7) и (8):

• а) Заводские/FAT испытания под давлением

^1 ⁼ ~ ^fab’ (7)

где t_n — номинальная (заданная) толщина стенки трубы;

f_fab — абсолютное значение отрицательного допуска из технических условий/стандарта на материал.

• б) Условия эксплуатации и испытания системы под давлением

⁼ ~ ^fab ~ ^са’ (8)

где t_ca является припуском на коррозию, износ, эрозию и другие переменные, такие же, как в формуле 7.

• 7.5.2.2 Расчет внутреннего давления (на разрыв)

Минимальное давление на разрыв трубы должно превышать эффективное внутреннее давление во всех поперечных сечениях вдоль колонны райзера, как показано в формуле

(Pint,d ~Po,min) _{< 1}

F_b ’ /-’b.min

где p_{jnt d} — расчетное внутреннее давление;

р₀ min — минимальное наружное гидростатическое давление;

F_b — расчетный коэффициент трубы на разрыв, взятый из таблицы 13;

Pbmin — минимальное давление разрыва трубы; см. формулу (10).

Значения внутреннего расчетного давления и расчетной температуры, приведенные в таблице 7 и таблице 8 соответственно, обычно применяются при расчете внутреннего давления (на разрыв). Подробнее о гидростатических испытаниях при комнатной температуре см. 9.3, для учета снижения характеристик материала регулирование давления испытания не требуется. Обычно давление испытания не определяет толщину стенки.

Минимальное наружное гидростатическое давление может быть принято за ноль.

Таблица 13 — Расчетные коэффициенты на разрыв (работа под давлением), F_b

Минимальное давление трубы на разрыв, p_bmin, определяют по формуле

Pb.min ⁼ 1’1 ■ (°у ⁺ °и) ’ Т' (Ю)

^ио ~^Г1

где <5_у — расчетный предел текучести; см. 7.4.6;

• <5_и — расчетный предел прочности на растяжение; см. 7.4.6;

t| — минимальная толщина стенки трубы без припусков и допусков на изготовление, в зависимости от ситуации; см. 7.5.2.1;

D_o — указанный или номинальный наружный диаметр трубы.

Примечание — Рассматриваемый вид отказа является вязким разрушением стенки трубы под действием внутреннего давления, часто рассматриваемый как «вязкий разрыв трубы». Критерий разрыва основан на значении прочности на разрыв для труб с закрытыми (заглушенными) концами.

Различные определения и уровни давления показаны на рисунке 10.

а — Максимальная доля p_{b min}

Рисунок 10 — Соотношения уровней давления

• 7.5.2.3 Расчет наружного давления (окружная потеря устойчивости)

Давление окружной потери устойчивости (смятия) трубы должно превышать наружное давление во всех поперечных сечениях вдоль колонны райзера, как показано далее:

(Pod ~ Pint,min ) . ....

F---п------ ^{1 (11>}

'hb Pc,min

где p_od — расчетное наружное давление;

Pint _mj_n — минимальное внутреннее гидростатическое давление;

F_hb — расчетный коэффициент окружной потери устойчивости (смятия), взятый из таблицы 14; р_с min — минимальное давление окружной потери устойчивости (смятия) трубы.

Если труба райзера подвергается воздействию внутреннего давления, значение минимального внутреннего давления может быть принято во внимание, учитывая, что оно может поддерживаться постоянным, в противном случае используется нулевое значение внутреннего давления или вакуум [-0,1 МПа (-1 бар)].

Примечание — Райзер ЗиКРС может испытывать высокое наружное давление при работе внутри бурового райзера; см. 7.3.2.2.

Наружное давление гидростатического испытания может быть таким, как показано в Д.7. Давление испытания обычно не определяет толщину стенки.

Таблица 14 — Расчетный коэффициент окружной потери устойчивости (смятия) F_hb

Минимальное давление окружной потери устойчивости (смятия), р_{с min}, должно быть рассчитано по формуле

(Pc.min ^— Ре/,min)^х (Pc,min ^— Pp,min) ⁼ Pc,min ’ Pel,min ' Pp,min ’ 2' "~T~’ (12)

/ И

где P_e/min — минимальное давление окружной потери устойчивости (смятия) поперечного сечения трубы (нестабильность);

Рр min — минимальное давление пластической окружной потери устойчивости (смятия) поперечного сечения трубы;

Г_о — начальная овальность;

D_o — указанный или номинальный наружный диаметр трубы;

• — минимальная толщина стенки трубы без припусков и допусков на изготовление, в зависимости от ситуации, см. 7.5.2.1;

Pel, min 2 ’

1-V

где Е — модуль упругости;

v — коэффициент Пуассона;

Pp.min ~ 2-Су ——,

^и0

где переменные те же, что и в формулах (12) и (13).

_t Ц),тах ^— Ц),гтпп

^а=Ъ---То—’

^u0,max ⁺ Цз.гтпп

где D_{o max} — максимальный наружный диаметр в любом поперечном сечении;

D_Omin — минимальный наружный диаметр в любом поперечном сечении.

Начальная овальность f₀ не должна приниматься менее чем 0,002 5 (0,25 %). Следует использовать значение максимальной начальной овальности не выше 0,015 (1,5 %). Степень овальности, возникающая при изготовлении и производстве, должна быть включена в значение начальной овальности.

Для применения в глубоководных условиях значение начальной овальности следует обычно принимать не выше 0,005 (0,5 %).

Проектное наружное давление, принимаемое для расчетов, должно быть максимальным рабочим давлением в условиях эксплуатации или в условиях испытаний, тем которое выше.

Рассматриваемый характер разрушения относится к окружной потере устойчивости (смятие трубы в поперечном сечении) под действием наружного гидростатического давления. Давление окружной потери устойчивости, принимаемое в этих уравнениях, следует сравнивать с гидростатическим давлением, определяемым глубиной воды, чтобы обеспечить отвечающую требованиям толщину стенки для соответствующего диапазона глубин наружным давлением для концентрических труб и т. д. Расчетная формула основана на сопротивлении окружной потере устойчивости при изгибе для труб с открытыми концами.

• 7.5.3 Расчет комбинированных нагрузок

• 7.5.3.1 Общие положения

Толщина для трубы, используемая при контроле влияния комбинированных нагрузок, должна быть равна номинальной минус припуск на коррозию, как показано в формуле

^2 ⁼ ~ ^са’ (16)

где t₂ — толщина стенки трубы без припусков;

t_n — номинальная (указанная) толщина стенки трубы; ?_са — припуск на коррозию/износ/эрозию.

Примечание — В случае, когда расчет влияния нагрузок основывается на моделях общего анализа системы райзера с линейно-упругими материалами в комбинации с уравнениями сопротивлений, приведенными в настоящем стандарте, результат может быть принят без дополнительных проверок по критериям прочности трубы.

• 7.5.3.2 Чистое внутреннее избыточное давление

Трубные детали, подверженные эффективному растяжению, первичному изгибающему моменту (с контролируемой нагрузкой) и чистому внутреннему избыточному давлению, должны быть рассчитаны на соответствие следующему условию во всех поперечных сечениях, как показано в формуле

где Т_е — эффективное растяжение в трубе;

Т_рс — прочность трубы на пластическое растяжение;

F_d — расчетный коэффициент, приведенный в таблице 11;

M_bm — изгибающий момент в трубе;

Мр_С — момент пластического изгиба трубы;

p_jnt — внутреннее давление в трубе;

р₀ — наружное давление;

р_ь — давление разрыва трубы.

Прочностные характеристики трубы приведены в следующих формулах:

pc ⁼ ^bm ' ^ = ^abm ' ° у ’ ^— (^0 ^— ^2)

где a_bm — параметр податливости поперечного сечения трубы;

Z — пластический момент сопротивления сечения трубы;

D_o — указанный или номинальный наружный диаметр трубы;

t₂ — толщина стенки трубы без припусков; см. 7.5.3.1;

Т_рс ⁼ °у • А_с = О у ■ Л • (Dq — ?2 ) ’^2’

где Д_с — площадь поперечного сечения трубы;

<3у — расчетный предел текучести; см. 7.4.6;

р_ь=1,1(а_у+О„) —,

-^2

где <з_и — расчетный предел прочности на растяжение; см. 7.4.6.

Параметр податливости поперечного сечения трубы a_bm приведен в формулах

Ou D_o

=1,00 Для —-< 0,0517;

Et₂

fOy-D₀) Oy-Do

——- для 0,0517 < —- < 0,1034;

I E t₂ P E t₂

( о у ■ Dq о у • Dq

a_bm = 0,94- 0,76 - M—- для 0,1034 < ——-< 0,170.

I E ■ t₂ j E • t₂

Эффективное растяжение T_e приведено в формуле (осевое усилие растяжения положительное)

Те — T_w Pint ■ Ant ⁺ Ро А)>

где T_w — истинное растяжение стенки (т. е. осевое напряжение, возникающее в результате сложения осевых напряжений в поперечном сечении);

>4_jnt — площадь внутреннего поперечного сечения трубы (может быть заполнено флюидом);

А_о — площадь наружного поперечного сечения трубы, определяющая плавучесть при погружении.

Примечания

• 1 Вид отказа, описываемый данным уравнением, включает избыточную пластическую деформацию и локальную потерю устойчивости при изгибе со стороны сжатия трубы (складкообразование) в результате эффективного растяжения, изгибающего момента и внутреннего избыточного давления.

• 2 Критерием расчета является критерий фон Мизеса в отношении поперечных сил и сопротивления поперечного сечения пластической деформации.

• 3 При консервативной оценке для таких проверок наружное давление р₀ принимается равным нулю.

• 7 .5.3.3 Наружное избыточное давление

Трубные детали, подверженные комбинированному эффективному растяжению, первичному изгибающему моменту (с контролируемой нагрузкой) и наружному избыточному давлению, должны быть рассчитаны на соответствие следующему условию во всех поперечных сечениях, как показано в формуле

где T_e — эффективное растяжение в трубе;

Т_рс — прочность трубы на пластическое растяжение; см. формулу (19);

F_d— расчетный коэффициент, приведенный в таблице 11;

M_bm — изгибающий момент в трубе;

М_рс — момент пластического изгиба трубы; см. формулу (18);

• р₀ — наружное давление;

p_int — внутреннее давление в трубе;

р_с — давление окружной потери устойчивости при изгибе (смятие);

(Pc -Pel) (Pc-Рр)= Pc Pel Рр ^{2 f}0

Рр⁼²°/'7Г' ^и0

где р_е1 — давление упругой окружной потери устойчивости (смятие) поперечного сечения трубы (нестабильность);

р_р — давление пластической окружной потери устойчивости (смятие) поперечного сечения трубы;

Dq — указанный или номинальный наружный диаметр трубы;

t₂ — толщина стенки трубы без припусков, см. 7.5.3.1;

• v — коэффициент Пуассона;

в_у — расчетный предел текучести, см. 7.4.6.

Расчетные коэффициенты приведены в таблице 11.

Примечания

• 1 При консервативной оценке для таких проверок внутреннее давление p_int принимают равным нулю.

• 2 Вид отказа, описываемый данным полуэмпирическим расчетным уравнением, включает избыточную пластическую деформацию и комбинированную локальную потерю устойчивости со стороны сжатия трубы и окружную потерю устойчивости поперечного сечения в результате комбинированного изгибающего момента, эффективного растяжения и наружного давления.

• 7 .6 Соединители
  
  7.6.1 Общая часть

  7.6.1.1 Назначение

В 7.6 приведены требования и рекомендации в отношении расчетов соединителей райзеров ЗиКРС.

• 7.6.1.2 Общие требования

Целью расчетов является подтверждение, что соединители обладают необходимой конструкционной прочностью, герметичностью, пределом усталости и функциональными характеристиками для соответствующих условий нагружения. Там, где применимо, должно учитываться сопротивление случайным нагрузкам, таким как пожар и удар.

Предпочтительно, чтобы соединители райзера имели конструкционный уровень безопасности, сопоставимый с соединяющей трубой или трубным элементом.

Соединители должны быть рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить плавный переход нагрузок без высоколокализованных напряжений или избыточной деформации сопряженной трубы.

Материалы соединителя и компонентов, включая уплотнения и болтовые соединения, должны соответствовать требованиям, приведенным в разделе 8.

Критерии усталости приведены в 7.4.9, а рекомендации по расчету и оценке усталости приведены в приложении Д.

Все соединители райзерных систем ЗиКРС должны быть квалифицированы для применения, основаны на расчетах в сочетании с квалификационными испытаниями, см. приложение Д. Соединители одного типа, но разных размеров могут быть квалифицированы путем расчетов; см. Д.1.11.

Для определения характеристик соединения уплотнения и соединители, включая любые болты, предварительный натяг и силы трения, должны быть рассмотрены вместе как система.

• 7.6.2 Нагрузки и режимы нагрузки

При расчете соединителей должны быть рассмотрены и документально оформлены изготовителем, как минимум, следующие параметры/режимы нагружения:

• - нагрузки при свинчивании и развинчивании (например, растяжение и кручение);

• - внутреннее и наружное давление, включая давление испытания;

• - внешние нагрузки (например, изгибающие моменты и эффективные растяжения);

• - циклические (усталостные) нагрузки;

• - воздействие термических нагрузок (удерживаемый флюид/вода, разнородные металлы) и нестационарные режимы теплообмена.

Нагрузки давления разъединения должны быть основаны на наиболее неблагоприятных условиях уплотнения (должны предполагаться утечки по наибольшему диаметру резервного уплотнения).

Для соединителей, для которых необходимы предварительные нагружения соединителя или болтов, должно применяться следующее.

Должны быть рассмотрены максимальное и минимальное предварительное нагружение при сборке и возможное снижение предварительного нагружения в процессе эксплуатации из-за комбинации минимальной нагрузки при сборке, давления, внешних нагрузок и термического воздействия.

Минимальная нагрузка при сборке должна быть определена на основе оценки точности (разброса) методов создания предварительного нагружения, кратковременного и долговременного ослабления.

Относительно прочности и утечек в расчетах соединителей наружное давление должно рассматриваться для эксплуатации как внутри бурового райзера, так и в режиме «в открытом море».

Минимальное механическое предварительное нагружение должно быть достаточным для посадки уплотнительных колец/уплотнений и обеспечивать функционирование без утечек. Должно приниматься во внимание воздействие коррозии.

Расчетное воздействие нагрузки следует основывать на общем анализе райзерной системы, включая воздействие нагрузок от окружающей среды, эксплуатационных нагрузок, нагрузок от давления на всех этапах эксплуатации. Соединители могут предусматривать также опору для вспомогательных линий и плавучести, которые создают нагрузки на соединители. Временные нагрузки во время обслуживания или подвешивания райзера от инструментов для обслуживания или спайдера следует учитывать при включении возможных нагрузок при подвешивании.

• 7.6.3 Виды отказов

Соединители райзера должны быть рассчитаны на следующие возможные виды отказов в зависимости от ситуации:

• - избыточная пластическая деформация; см. 7.4.7;

• - герметичность; см. 7.4.11.5;

• - разрушение; см. 8.2.1;

• - деформация и внезапное разъединение, такое как выход резьбы из зацепления;

• - усталостное разрушение; см.7.4.9;

• - тенденция к образованию задиров между элементами скольжения;

• - функциональные характеристики, например многократные свинчивания и развинчивания, взаимозаменяемость, многократные фиксации/освобождения.

Относительное радиальное смещение между сопряженными резьбами, возникающее в результате воздействия комбинации давления, термического воздействия и внешних нагрузок, не должно превышать 10 % минимальной рабочей высоты профиля резьбы. Минимальная рабочая высота профиля резьбы должна быть определена с учетом наиболее неблагоприятного сочетания допусков.

Испытания на свинчивание/развинчивание рассматривают как успешные, если не наблюдается образование задиров или наблюдается и устраняется восстанавливаемое повреждение, отвечающее ремонтным критериям изготовителя, и соединитель работает без утечек. На контактных или уплотнительных поверхностях допускаются только такие задиры, которые могут быть удалены с помощью наждачной бумаги.

Достаточная стойкость против соответствующих видов отказов должна быть показана с использованием расчетов (см. [1]), подтвержденных необходимыми квалификационными испытаниями; см. приложение Д.

Должна быть проверена чувствительность расчетной модели и используемых в модели параметров.

Расчеты должны быть выполнены с использованием размеров компонентов в условиях повреждения коррозией и без повреждения коррозией, и должен рассматриваться наиболее тяжелый случай.

Следует ограничить деформации, возникающие при всех соответствующих условиях нагружения, таким образом, чтобы не оказывать неблагоприятных воздействий на герметизацию или механические характеристики компонента.

Примечание — Основной целью анализа чувствительности являются количественная оценка неопределенностей модели, подтверждение рациональных консервативных оценок и идентификации зон, где необходимо достичь приемлемого моделирования за счет более детальных исследований. Параметрами, включенными в расчет прочности, герметичности и усталости, обычно являются предварительное нагружение, допуски на механическую обработку и коэффициенты трения.

• 7.6.4 Свинчивание и развинчивание соединителя

Соединители должны свинчиваться и развинчиваться в соответствии с документально оформленной процедурой, которая была квалифицирована по результатам испытаний на создание заданного минимального предварительного нагружения. Должны учитываться факторы, оказывающие влияние на предварительное нагружение, такие как трение и смазка.

Соединители должны свинчиваться и развинчиваться квалифицированным персоналом. Персонал должен иметь документально оформленную квалификацию, подтверждающую основные знания о работе соединителя и используемых инструментов, в сочетании с проведенными испытаниями для подтверждения его способности применять квалифицированные процедуры и обеспечивать указанное минимальное предварительное нагружение.

Используемые инструменты должны быть откалиброваны по эталону с прослеживанием калибровки относительно признанных стандартов. Важно, чтобы система создания предварительного нагружения в целом, включающая инструменты и измерительные приборы, была откалибрована как единый блок.

Изготовитель должен определить процедуры свинчивания/развинчивания, которые должны включать процедуры применения резьбовых смазок для обеспечения надлежащего свинчивания без задиров.

• 7.6.5 Уплотнения

Соединители должны предусматривать уплотнение между сопрягаемыми сегментами, которое совместимо с любыми флюидами, проходящими через райзер. Уплотнение должно сохранять механическую целостность при всех внешних и внутренних условиях нагружения, включая как кратковременные, так и продолжительные условия.

В случаях, когда уплотнительные кольца используются для направления соединителей во время свинчивания/развинчивания, уплотнительные кольца должны быть рассчитаны на направляющие нагрузки.

Уплотнения должны быть изготовлены из металлических материалов или эластомеров, которые выносливы по отношению к внутренним и внешним флюидам. Не должна допускаться гальваническая коррозия. Механические и физические свойства должны сохраняться при прогнозируемых значениях давления и температуры.

Уплотнительные поверхности соединителей должны иметь класс обработки поверхности и твердость, применимые для сопрягаемой уплотнительной поверхности соединителя или уплотнения.

Конструкции соединителей, в которых уплотнение работает как элемент, несущий основную нагрузку, например фланцы API 6А тип 6В, не должны применяться в случаях приложения циклических нагрузок, чтобы сохранять высокую надежность против утечек.

Уплотнительные кольца, контактирующие с внутренним флюидом, должны иметь такие же внутренние припуски на коррозию, как и соединяемые трубы/оборудование, и быть изготовлены из совместимого материала. В качестве альтернативы уплотнения и уплотнительные поверхности должны быть коррозионно-стойкими в реальных условиях эксплуатации.

Дополнительные требования к уплотнениям приведены в 6.2.2, 6.2.12 и приложении Г.

• 7.6.6 Резьбовые соединения

Поскольку действует много переменных и чтобы не ограничивать инновационные решения, детальные правила сводятся к минимуму. Как при статическом, так и при усталостном расчете резьбовых соединений должно рассматриваться влияние общей нагрузки, числа витков, формы резьбы, относительной жесткости сопрягаемых деталей и трения. Напряжения могут быть минимизированы за счет использования обычных канавок (свободных витков резьбы без зацепления) перед первым витком резьбы и обеспечением гибкости сопрягаемых деталей для обеспечения равномерности распределения нагрузки по виткам резьбы.

Проектировщик должен идентифицировать наиболее слабую зону/секцию и зоны с наиболее высокой концентрацией напряжений в резьбовом соединении. Это обычно зона впадины профиля наиболее нагруженного витка резьбы, которым обычно является первый или второй виток. Для расчета напряжений необходимо учитывать фактическую нагрузку на резьбу, SCF, определяемый формой резьбы (в частности, радиус впадины профиля резьбы или эллиптический переход), напряжение изгиба в резьбе, поверхностное и изгибающее напряжение в резьбовой части трубы.

Обычно витки резьбы неравномерно несут конечную нагрузку. Проектировщик должен определить распределение нагрузки по виткам резьбы.

Ограничение крутящего момента при свинчивании должно быть указано изготовителем.

Изготовителю также следует указать ограничения угла вращения при свинчивании.

• 7.6.7 Фланцевые соединения

Все фланцевые соединения, используемые в райзере ЗиКРС, которые подвергаются циклическим нагрузкам, должны быть с уплотнительными кольцами и рассчитаны на сборку торец-к-торцу для передачи общей нагрузки на болты через рабочие поверхности фланца. Фланцевые соединения должны быть спроектированы так, чтобы не допускать возникновения рычажного воздействия на болт.

Самоуплотняющиеся или уплотняющиеся под действием давления металлические уплотнительные кольца могут использоваться для обеспечения передачи общей нагрузки на болты через рабочие поверхности фланца.

Возникновения рычажного воздействия можно избежать за счет осевого зазора по диаметру окружности болтов как минимум на одном из фланцев в соединении достаточного размера, чтобы не допустить возникновения рычажного воздействия на болт, например за счет выступа или изначального конического профиля фланцевого кольца.

Фланцы по ГОСТ Р 51365 могут использоваться, прежде всего, в статических условиях нагружения, а для использования в условиях циклических нагрузок следует предусмотреть их квалификацию.

Примеры расчета фланцев на прочность приведены в [21] и [22] с расчетными коэффициентами, приведенными в 7.4. Если нет подтверждения результатами испытаний или расчетом методом конечных элементов, должен использоваться полный диаметр отверстия под болт вместо эффективного диаметра отверстия под болт при оценке эффективной ширины фланца для использования в расчетах несущей способности фланца (но не для расчетов гибкости) (см. [21]). Болты должны быть рассчитаны в соответствии с 7.6.8.

Примеры графического представления механических характеристик для фланцев по ГОСТ Р 51365 для статических условий нагружения приведены в [23]—[25]. Эти диаграммы следует использовать с осторожностью, поскольку используемые модели расчета не полностью рассматривают канавки под уплотнения или удерживающие усилия в условиях, приближенных к реальным. Рабочие поверхности фланцев могут начать разъединяться при перечисленных избыточных нагрузках, поэтому несущие способности упорных поверхностей фланца должны быть рассчитаны отдельно. Фланцевые соединения, испытывающие циклические (динамические) нагрузки, во время эксплуатации обычно должны обеспечивать контакт упорных поверхностей для снижения риска усталостного разрушения болтов и утечек из-за повреждения уплотнения.

• 7.6.8 Болты

В соединителях, таких как фланцы и хомуты, болты имеют первостепенное значение при передаче нагрузок через собранный соединитель. Обычно болты должны быть с предварительным нагружением для обеспечения надежности относительно разъединения и снижения воздействия циклических нагрузок на болт и соединитель.

Критерии прочности и усталости приведены в 7.4.7 и 7.4.9.

При свинчивании следует создавать предварительное нагружение, достаточное для установки уплотнений во время сборки и обеспечения герметичности соединения в условиях эксплуатации без повреждения болтов.

Циклические напряжения должны включать воздействие осевого и изгибающего напряжения в болтах в результате внешних циклических нагрузок и возможных термических воздействий. Подробнее см. приложение Д.

Для оценки колебания нагрузки в болте в результате воздействия внешних нагрузок, особенно изгибающих напряжений, можно использовать расчет методом конечных элементов.

• 7.7 Критерии проектирования вспомогательных компонентов
  
  7.7.1 Предохранительное звено

  Чтобы не допустить повреждения системы ЗиКРС в случае возникновения избыточных нагрузок из-за воздействия случайных нагрузок, следует предусмотреть защитные меры. Предохранительное звено может использоваться для случайных нагрузок, вызванных избыточным натяжением (блокировка компенсатора вертикальной качки) и избыточным смещением плавучей буровой установки (отведение, снос, обрыв якорного каната), чтобы не допустить распространения аварии. Это может быть обеспечено введением контролируемого разъединения райзера или слабого звена выше подводной отсекающей арматуры.

Предохранительное звено должно быть рассчитано на разрушение или разъединение при заданных нагрузках.

Пределы текучести и пределы прочности на растяжение для оценки слабого звена должны быть максимальными заданными значениями. Используемыми максимальными значениями прочности должны быть средние значения прочности плюс два стандартных отклонения или эквивалентные.

Для оценки предохранительного звена может использоваться запас прочности 10 %.

Компоненты райзерной системы должны быть в состоянии безопасно выдерживать нагрузки, возникающие в колонне райзера при случайных нагружениях, кроме предохранительного звена, встроенного в райзерную систему для разрушения при заданных нагрузках.

Предохранительные звенья или компоненты системы, для которых предельное сопротивление (сопротивление разрушению) неизвестно, должны пройти аттестацию (проверку) на соответствие требованиям путем:

• - расчетов с использованием максимальных заданных значений, подтвержденных испытаниями;

• - документально оформленными натурными испытаниями компонентов или специальных узлов; или

• - статистическими данными успешного использования этих компонентов или специальных узлов, изготовленных с использованием аналогичного метода проектирования. Следует проявлять осторожность при использовании существующих конструкций в каких-либо новых условиях эксплуатации, подтверждая их пригодность для предусмотренного применения.

При расчетах воздействия нагрузок на райзер следует принимать во внимание тот факт, что соотношение момент — растяжение может меняться перед окончательным отказом, т. е. для пластичных материалов условие доминирующей изгибающей нагрузки может измениться на растяжение, как формы пластического шарнира. Как минимум, для всех компонентов райзерной системы должны быть установлены характеристики предохранительного звена на растяжение — давление.

• 7.7.2 Основные элементы конструкции, не работающие под давлением

Основные элементы конструкции, не работающие под давлением, должны быть спроектированы в соответствии с принятыми отраслевыми рекомендациями и документально оформлены в соответствии с разделом 12. В проектных расчетах должен быть использован коэффициент запаса прочности 1,5 (расчетный коэффициент 0,67) или более или могут быть использованы промышленные нормативы (см., например, [17]). В качестве альтернативы может применяться расчет методом конечных элементов или проводиться испытания под нагрузкой. При проведении испытаний под нагрузкой, равной 1,5 расчетной нагрузки, компонент должен выдерживать испытание под нагрузкой без признаков развития деформации, которая оказывает влияние на любые другие эксплуатационные требования.

• 7.7.3 Расчет проушин и подъемных устройств

Проушины и другие подъемные устройства, используемые для общего обслуживания оборудования, должны быть рассчитаны и квалифицированы в соответствии с ГОСТ Р ИСО 13628-4—2016 (пункт 5.1.3.8) или эквивалентными стандартами.

• 8 Материалы и изготовление

  • 8.1 Введение

Раздел 8 содержит требования и руководящие указания по выбору материалов, изготовлению, испытаниям, защите от коррозии и разработке документации. Эти требования применимы ко всем компонентам оборудования, включенного в область действия настоящего стандарта, за исключением оборудования, которое регламентируется другими применимыми нормативами и стандартами; см. таблицу 2.

• 8.2 Общие требования к материалам
  
  8.2.1 Выбор материала

  Материалы следует выбрать, чтобы обеспечивать:

• - применение для всех режимов эксплуатации, условий испытаний и хранения;

• - механические характеристики, такие как прочность, пластичность и ударная прочность, необходимые для соответствия проектным требованиям раздела 7;

• - свойства, необходимые для соответствия функциональным требованиям раздела 6;

• - применение для предусмотренных этапов изготовления, включая сварку, если применимо;

• - совместимость с внутренними флюидами, внешними флюидами и условиями окружающей среды во время испытаний, монтажа, эксплуатации и хранения;

• - недопущение использования разнородных металлов в сборке, если это может создать риск возникновения гальванической коррозии;

• - характеристики старения материала ниже минимально требуемых;

• - достаточную стойкость к абразивному истиранию/износу или механическим повреждениям, которые могут иметь место при обслуживании, монтаже и эксплуатации.

Критические компоненты райзера ЗиКРС не должны изготавливаться из литых заготовок.

Для компонентов с высокими контактными нагрузками при скольжении, например резьбовых соединений, должны быть предусмотрены специальные меры для предупреждения образования задиров.

Выбор неметаллических (полимерных) материалов должен быть основан на оценке совместимости с условиями окружающей среды при эксплуатации, совокупности функциональных характеристик на протяжении эксплуатации и расчетного срока службы. При выборе материалов следует рассматривать как существенные и оценивать следующие требования к герметичности неметаллических материалов:

• - требуемые физические и механические характеристики, такие как твердость, прочность на разрыв, относительное удлинение при разрыве, модуль упругости, остаточная деформация при сжатии, сопротивление отрыву и т. д.;

• - сопротивление экструзии или ползучести при высоком давлении;

• - сопротивление термическим циклическим и динамическим перемещениям;

• - сопротивление против резкого сброса давления газа;

• - долговременные характеристики и эластичность при низкой температуре.

• 8.2.2 Технические характеристики

Все материалы для трубы райзера, компонентов, расходных сварочных материалов, если применимо, и покрытий должны быть изготовлены и использоваться в соответствии с требованиями соответствующих стандартов на продукцию (см. также [2]). Требования настоящего стандарта, не включенные в соответствующий стандарт на продукцию, должны быть указаны и добавлены к требованиям применимого стандарта.

Если относящийся к продукту стандарт отсутствует, должны быть подготовлены детальные технические условия. Технические характеристики должны определять требования к технологии и процессу изготовления, химическому составу, термообработке, физическим и механическим свойствам, свариваемости, если применимо, размерам и допускам, качеству поверхности, испытаниям, маркировке, временным покрытиям и защите, сертификации и документации.

Технические характеристики материалов могут представлять список технических данных на материалы, относящихся к соответствующим стандартам на продукцию, включая дополнительные требования настоящего стандарта, требования, подлежащие согласованию, и т. д.

Изготавливать компоненты райзера следует в соответствии с техническими характеристиками, содержащими требования к методам изготовления, процедурам, испытанию, приемочным критериям и необходимой документации.

Производство и изготовление должны быть выполнены в соответствии с техническими характеристиками технологии изготовления. Технические характеристики на технологию изготовления должны показывать, как могут быть обеспечены и верифицированы заданные свойства на предложенных этапах изготовления/производства. Технические характеристики технологии изготовления должны учитывать все факторы, которые влияют на качество и надежность продукции или производства. Все основные этапы изготовления/производства от контроля полученных материалов до отгрузки конечного продукта (продуктов), включая все виды и точки контроля, должны быть детально описаны. Должны быть включены также ссылки на установленные технологии выполнения всех этапов.

• 8.2.3 Квалификация материалов и изготовителей

Следует рассмотреть необходимость квалификации материалов относительно условий эксплуатации. При рассмотрении следует учитывать свойства жидкостей и флюидов, находящихся внутри и снаружи системы, нагрузки, температуру и выбранные материалы. Если необходима квалификация материала, то должно быть определено, какие испытания и исследования необходимо провести для полной квалификации.

Требования к квалификации процессов, испытаниям изготовителями должны рассматриваться для каждого конкретного случая. При рассмотрении должны приниматься во внимание сложность и критичность поставляемого продукта и имеющийся опыт потенциальных изготовителей.

• 8.2.4 Материалы для работы в присутствии сернистых соединений

При работе в присутствии сернистых соединения должен оцениваться риск для всех частей райзерной системы, которые во время эксплуатации могут подвергаться воздействию скважинных флюидов, т. е. эксплуатационные испытания и циркуляция скважины. Требования к металлическим материалам для работы в присутствии сернистых соединений должны соответствовать ГОСТ Р 53679, ГОСТ Р 53678, (см. также [23], [24]) с дополнениями, указанными в настоящем стандарте.

Технические характеристики материалов для работы в присутствии сернистых соединений должны включать требования к испытаниям технических характеристик для подтверждения стойкости к сульфидному растрескиванию под напряжением и водородному растрескиванию, если пригодность материала для использования в присутствии сернистых соединений не установлена другими стандартами.

Требования по предотвращению водородного растрескивания могут включать восстановление и/ или контроль формы для неметаллических включений.

Для углеродистой стали квалификационные испытания должны выполняться в соответствии с ГОСТ Р 53679—2009, ГОСТ Р 5367—2009 (см. также [26], [27]). Квалификация должна включать испытание на стойкость к сульфидному растрескиванию под напряжением основного металла и сварных швов, с минимальным пороговым напряжением, равным 85 % от заданного предела текучести, или более высоким, если рекомендовано применимым стандартом.

• 8.2.5 Согласование требований

Требования для всех компонентов, работающих под давлением, и компонентов, несущих нагрузку райзерной системы ЗиКРС, должны быть согласованы.

Пример — Химический состав, обеспечивающий свариваемость; ударная вязкость для предотвращения хрупкого разрушения.

• 8.2.6 Производство стали

Сталь необходимо производить способом, обеспечивающим однородность химического состава, свойств и отсутствие дефектов.

• 8.2.7 Химический состав и анализ

Сталь должна иметь химический состав с указанными процедурами изготовления, производства и сварки, если применимо, которые обеспечивают достаточную прочность, пластичность, ударную вязкость и коррозионную стойкость.

Химический состав должен определяться по результатам анализа в соответствии с общепризнанными стандартами. Все элементы, перечисленные в технических условиях на материал, должны быть определены и документально оформлены. Как минимум, должны быть документально оформлены в массовых процентах: углерод, марганец, кремний, фосфор и сера. Должны быть документально оформлены любые другие специально добавленные элементы (Ni, Cr, Mo, V, N и т. п.) и следы элементов, имеющие значение для механических и коррозионных свойств.

Низколегированные стали, включая AISI 4130 и AISI 4140 (и их аналоги), должны быть изменены следующим образом: Р: 0,025 % макс и S: 0,025 % макс.

Примечание — [28] содержит перечень стандартов, относящихся к методам химического анализа, включая данные о применении и точности различных методов.

• 8.2.8 Механические и коррозионные испытания

Объем и тип испытания должны быть установлены с учетом типа, размера, обработки, изготовления области применения и предполагаемых условий использования материалов различных компонентов и должны соответствовать признанным стандартам или техническим условиям на продукцию.

Испытания должны быть проведены в лаборатории, отвечающей требованиям ГОСТ ISO/IEC 17025 или приемлемого эквивалента, и должны выполняться с соблюдением требований соответствующего стандарта или технических условий.

Отбор проб и подготовка образцов для механических испытаний должны быть выполнены в соответствии с общими требованиями ГОСТ Р 53845, насколько это применимо. Пробы следует отбирать в соответствии с признанными стандартами или техническими условиями. Если для отбора проб используется термическая резка, при подготовке образцов должна быть полностью удалена зона термического влияния.

Образцы для испытаний труб и компонентов должны быть отобраны из продукта или сварных соединений в состоянии окончательной поставки, которые могут использоваться для отбора образцов для механических испытаний. Образцы для испытаний должны иметь размеры, которые реально представляют элемент в критическом поперечном сечении после окончательной механической и/или термической обработки.

Испытания на растяжение должны быть проведены в соответствии с ГОСТ 10006, ГОСТ 9651 (см. также [16]) в установленном порядке.

Образцы для коррозионных испытаний должны быть отобраны таким образом, чтобы испытанию подлежала поверхность, которая будет контактировать с коррозионной средой.

• 8.2.9 Основные механические свойства

Требования к механическим свойствам ферритных, ферритно-аустенитных или мартенситных нержавеющих или углеродистых сталей, включая сварные соединения (за исключением болтов), работающих под давлением и/или несущих нагрузку, приведены в таблице 15.

Если используются высокопрочные материалы, проектировщику следует предпринять необходимые предупредительные меры, чтобы не допустить возможные механизмы повреждения, такие как хрупкое разрушение, коррозионное растрескивание под напряжением или водородное растрескивание, вызванное системами катодной защиты. Специальные предупредительные меры следует предусмотреть при выполнении сварки высокопрочных материалов.

Таблица 15 — Требования к углеродистой и низколегированной стали

Окончание таблицы 15

• 8.2.10 Предотвращение хрупкого разрушения

  • 8.2.10.1 Общие положения

Материалы для райзерных систем ЗиКРС необходимо выбирать и использовать таким образом, чтобы не допускать хрупкого разрушения. Чтобы не допустить хрупкого разрушения металлических материалов, при определении требований к ударной вязкости должен использоваться один из следующих методов:

• - метод испытаний на ударную вязкость по Шарпи образцов с V-образным надрезом;

• - испытание и анализ механики разрушения.

Требования к хрупкому разрушению должны соблюдаться для основного металла и для сварных компонентов, металла сварного шва и зоны термического влияния при минимальной расчетной температуре; см. таблицу 15.

• 8.2.10.2 Метод испытаний на ударную вязкость по Шарпи образцов с V-образным надрезом. Практическое руководство

Требования к ударной энергии приведены в таблице 15. Требования таблицы 15 относятся к V-образному надрезу, поперечному относительно ориентации зерен и/или в поперечном направлении к наибольшему приложенному растягивающему напряжению в компоненте. Если размеры не позволяют проводить поперечные испытания, можно выполнить продольные. Минимальные средние и индивидуальные значения при испытаниях образца в продольном направлении должны составлять 1,5 от значений, установленных для поперечных испытательных образцов.

Полноразмерные испытания по Шарпи образцов с V-образным надрезом должны быть выполнены в соответствии с ГОСТ Р ИСО 148-1. Каждая серия ударных испытаний должна состоять из трех смежных испытательных образцов. Альтернативно могут также использоваться конические испытательные образцы, указанные в ГОСТ ISO 3183, ГОСТ 31446 и т. п. Допустимы испытания на ударную вязкость по Шарпи образцов с V-образным надрезом толщиной > 5 мм (0,197 дюйма). Там, где невозможно получить стандартные образцы, могут использоваться образцы уменьшенных размеров, т. е. 10 мм х 7,5 мм (0,394 дюйма х 0,295 дюйма) или 10 мм х 5 мм (0,394 дюйма х 0,197 дюйма). Необходимые значения удара при этом должны быть уменьшены соответственно до 0,80 и 0,70 от значения для стандартного испытательного образца 10 мм х ю мм (0,394 дюйма х 0,394 дюйма).

Испытания на ударную вязкость сварных компонентов должны включать основной материал, материал сварного шва, границу проплавления, границу проплавления плюс 2 мм (0,079 дюйма) и границу проплавления плюс 5 мм (0,197 дюйма).

Испытания и анализ вязкости разрушения должны рассматриваться для материалов и сварных соединений, если изготовитель не может документально подтвердить удовлетворительный опыт или результаты тестирования предыдущих аналогичных применений с требованиями к ударной вязкости по Шарпи для образцов с V-образным надрезом. Испытания и анализ вязкости разрушения должны рассматриваться в каждом конкретном случае для материалов и сварных деталей с PWHT, если толщина превышает 40 мм (1,57 дюйма) для /?_Ю5 < [560 МПа (81 килофунт/дюйм²)], или для толщины, превышающей 30 мм (1,18 дюйма) для Г?_Ю5>[560 МПа (81 килофунт/дюйм²)].

• 8.2.10.3 Испытания и расчет механики разрушения

Испытания и расчет механики разрушения могут быть использованы для подтверждения пригодности конкретного компонента для предусмотренного применения, если это согласовано между покупателем и изготовителем, в следующих случаях:

• - если на материал в настоящее время отсутствуют действующие стандарты;

• - если не могут быть выполнены требования испытаний по Шарли, указанные в 8.2.10.2;

• - если обнаруженные при НК дефекты находятся за пределами заданных приемочных критериев;

• - если предполагается использование материала с толщиной, превышающей приемлемую для метода испытания на ударную вязкость по Шарли для образцов с V-образным надрезом, приведенного в 8.2.10.2.

Механика разрушения может также быть использована для определения программы контроля.

Для материалов, не покрываемых требованиями испытаний на ударную вязкость по Шарли для образцов с V-образным надрезом, аналогичный уровень допусков на трещинообразование может быть получен определением требований к вязкости разрушения (см. [29] и [30]):

• - со ссылкой на размер дефекта по согласованию заинтересованных сторон (например, внутренняя трещина общей длиной 10 мм (0,39 дюйма) или поверхностная трещина в четверть толщины стенки длиной, равной шестикратной глубине); и

• - с использованием рассчитанных напряжений или деформаций в месте нахождения дефекта для проектных условий, включая остаточные напряжения.

Характеристики вязкости разрушения следует получать на образцах полной толщины с односторонним надрезом для испытаний на изгиб согласно требованиям соответствующих стандартов (см. [31] и [32]). Поскольку сопротивление разрушению зависит от напряжения в вершине трещины, образцы с уменьшенной глубиной трещины, например равной размеру соответствующего дефекта, могут использоваться для получения значения вязкости разрушения для сечений, преимущественно подверженных поверхностным напряжениям, например стенки трубы.

Применяемые значения вязкости разрушения должны быть репрезентативными для соответствующей температуры и воздействия расчетных нагрузок с соответствующим напряжением в вершине трещины (глубина трещины).

Примечание — Приемлемым является минимальное значение вязкости разрушения CTOD в диапазоне от 0,15 мм до 0,20 мм (от 0,006 дюйма до 0,008 дюйма) при фактической рабочей температуре.

Если используемые методы НК позволяют точно определять размеры дефектов, эти размеры трещин вместе с информацией о напряженном состоянии критических зон компонента могут использоваться с надлежащей процедурой оценки разрушения для более точного определения требований к испытаниям на ударную вязкость по Шарли образцов с V-образным надрезом.

Для материалов, на которые распространяется метод испытаний на ударную вязкость по Шарли образцов с V-образным надрезом, но требования к энергии по Шарли не могут быть достигнуты, допустимо применять процедуры оценки пригодности к использованию по назначению (см. [29] или [33]), учитывающие репрезентативные данные вязкости разрушения, и требования к контролю для определения целостности компонента для предполагаемого использования.

• 8.2.11 Твердость

Требования, предъявляемые к максимальной окончательной твердости, должны быть указаны в зависимости от чувствительности стали к водородному растрескиванию и если контактирующие флюиды могут вызывать коррозионное растрескивание под напряжением. Твердость должна соответствовать требованиям таблицы 15.

Квалификация сварочных процедур с испытаниями на твердость должна выполняться с использованием метода Виккерса по ГОСТ Р ИСО 6507-1 с испытательным усилием 98,07 Н (22,05 фунт-сила), т. е. HV10.

Испытания крупномасштабных сечений и измерение твердости должны быть выполнены на поперечном сечении сварного шва во время квалификации процедуры сварки, если указано в заказе на поставку, см. 8.4.3. Лунки должны быть выполнены с интервалом максимум 1 мм вдоль линии поперек границы проплавления от металла сварного шва в базовый материал или в обратном направлении. Лунки должны быть выполнены вдоль поперечных линий через каждые 1,5 мм ± 0,5 мм под поверхностью с обеих сторон сварного шва.

• 8.2.12 Повторное испытание

Если какое-либо испытание не показывает соответствие заданным требованиям, изготовитель может по согласованию выполнить дополнительные испытания двух других деталей из той же плавки/ партии термообработки.

Если одно из дополнительных испытаний или серий испытаний не показывает соответствие заданным требованиям, все детали этой плавки/партии термообработки должны быть отбракованы. Если оба повторных испытания являются приемлемыми, то остальную часть испытываемой партии принимают, кроме одного компонента, который не прошел испытания.

• 8.2.13 Коррозия

  • 8.2.13.1 Общие положения

Все компоненты райзерной системы должны иметь необходимую защиту от коррозии, чтобы не допустить повреждений, вызванных как внешней, так и внутренней коррозией. Защита от коррозии должна быть предусмотрена путем комбинации выбираемых материалов, систем покрытий, контроля внутренней среды, катодной защиты и средств консервации. Выбор подходящей системы защиты от коррозии должен учитывать, как минимум, следующее: условия морской окружающей среды, внутренние условия бурового райзера, внешние флюиды, внутренние флюиды, коррозионные характеристики сварных швов, щелевую коррозию, влияние разнородных металлов, влияние катодной защиты, аноднокатодные реакции внутри бурового райзера и покрытия.

Для райзеров ЗиКРС, изготовленных из марганцево-углеродистой стали, должно оцениваться уменьшение толщины стенки под действием коррозии в процессе эксплуатации и хранения. В расчеты должны включаться приемлемые припуски на коррозию, см. 7.4.4.

• 8.2.13.2 Внутренняя коррозия

Должны быть учтены типы флюидов, с которыми работает райзер, и предусмотрены специальные припуски для высококоррозионных флюидов. При определении толщины стенки должны учитываться скорость коррозии под воздействием добываемых флюидов и флюидов, используемых при обработке.

Примечание — Внимание при выборе соединителей может минимизировать коррозию в мертвых зонах.

Там, где необходимо, внутренняя коррозия может подавляться с использованием одного или нескольких следующих мероприятий: регулярная промывка/очистка ингибиторами, бактерицидами, дегидраторами и тому продобным; применение временных покрытий, таких как смазка, для минимизации поверхностного воздействия; использование концевых заглушек; применение более постоянных внутренних покрытий, таких как пластиковые или эпоксидные материалы.

• 8.2.13.3 Внешняя коррозия

Внешняя поверхность должна быть защищена соответствующими системами покрытий в дополнение к обычному ремонту покрытий и защите поврежденных покрытий. Также может рассматриваться применение катодной защиты.

Может применяться постоянное внешнее покрытие, такое как эпоксидное или термическое напыление алюминия. Термическое напыление алюминия может использоваться для устранения необходимости технического обслуживания покрытия. Парафиновые покрытия могут рассматриваться для болтов, гаек, фланцев и т. п.

Если требуется, при выборе внешнего покрытия должны рассматриваться следующие положения:

• - рассмотрение механических нагрузок, включая тепловое расширение (или сжатие), нагрузки при обслуживании/монтаже, усталостные нагрузки, повреждения при свинчивании/развинчивании соединителей райзера и трение относительно смежных компонентов соединителей райзера;

• - сопротивление по отношению к временному воздействию внутренних флюидов во время свинчивания или развинчивания соединителей райзера;

• - сопротивление по отношению к подслойной миграции;

• - сопротивление по отношению к расслоению, холодной текучести, охрупчиванию, отслаиванию покрытия и растрескиванию;

• - простота ремонта и/или повторного использования;

• - обеспечение качества покрытия металлов для предотвращения гальванической коррозии. В особенности катодные материалы должны быть защищены от смежных анодных материалов (правило малый катод — большой анод).

Следует обеспечивать, чтобы конструкция имела надежную электрическую непрерывность к каждому отдельному элементу в течение периода воздействия, если внешняя защита от коррозии основана на катодной защите.

Если райзер не оснащен собственными анодами, рекомендуется, чтобы системы катодной защиты сопрягаемого оборудования были рассчитаны с достаточной способностью отдачи тока на райзер.

• 8.2.13.4 Коррозионные испытания

Для некоторых комбинаций материалов и флюидов, где неправильное изготовление или производство может привести к коррозионным повреждениям, должна быть рассмотрена и согласована необходимость проведения коррозионных испытаний во время квалификации или производства. Коррозионные испытания для углеродистых сталей могут включать водородное растрескивание или сульфидное растрескивание под напряжением; см. 8.2.4.

• 8.2.14 Прочность сварного шва

Механические характеристики металла сварного шва должны, как минимум, отвечать требованиям, применимым к основному материалу. Не следует допускать избыточное превосходство предела текучести и прочности на разрыв. Должно быть уделено внимание обеспечению сбалансированности между требованиями к ударной прочности, пластичности и их превышению для основного материала и сварочных расходных материалов.

Для кольцевых сварных швов испытания для партий сварочных расходных материалов, используемых при производстве, включая возможные комбинации сварочной проволоки/флюса, должны быть квалифицированы путем проведения испытаний.

Достаточное превышение может быть достигнуто двумя различными путями.

Сварочный металл следует выбирать с гарантированным минимальным пределом текучести, как минимум на 5 % выше, чем фактический предел текучести основного материала.

Следует выбирать сварочный металл с минимальным пределом текучести выше максимального предела текучести основного материала.

Если превышение сварного шва не может быть обеспечено, необходимо предпринимать специальные меры, чтобы обеспечить достаточную прочность и ударную вязкость сварных соединений.

• 8.2.15 Свойства при повышенных температурах

Механические и физические свойства при максимальной расчетной температуре материалов для эксплуатации при температуре выше 50 °C (122 °F) следует документально оформлять, кроме случаев, когда они указаны в ссылочном стандарте на продукцию или подтверждены дополнительно.

Материал должен использоваться только в указанном диапазоне температур, для которых необходимые свойства материала, приведенные в таблице 8, определены в стандарте на продукцию. Если стандарт на продукцию не содержит значения для конкретного материала, требуемые для максимальной расчетной температуры, могут использоваться значения, приведенные в 7.4.6.

Для ферритных материалов, для которых отсутствуют значения для диапазона от 20 °C (68 °F) до 100 °C (212 °F), предел текучести для 20 °C (68 °F) может использоваться для температур, не превышающих 50 °C (122 °F) включительно.

• 8.2.16 Свойства после штамповки и термообработки

Для материалов, подвергающихся термической обработке, холодной или горячей штамповке, сварке или другим видам обработки, которая может повлиять на свойства материала, соответствие заданным требованиям в окончательном состоянии должно быть документально оформлено. Должна быть предоставлена документация для основного материала и, при наличии сварных компонентов, для материалов сварного шва и зон термического влияния.

В технические условия следует включать приемлемые припуски на возможное снижение механических свойств материала, например в результате последующих производственных процессов.

• 8.2.17 Отсутствие дефектов

Визуальный осмотр и НК должны быть выполнены для всех элементов для проверки того, что они не содержат дефектов, которые делают материал/сварной шов непригодным для предполагаемого применения. Визуальный осмотр и НК должны быть выполнены квалифицированным для этих работ персоналом.

НК должен быть проведен с использованием комбинации методов, обеспечивающих обнаружение поверхностных и внутренних дефектов. Применимые методы НК должны соответствовать заданным процедурам и критериям приемки, определяемым общепризнанными стандартами.

• 8.2.18 Прослеживаемость

Прослеживаемость должна быть контролируемой во время изготовления, с приемлемой идентификацией на всех этапах изготовления, производства и во время последующего обслуживания и эксплуатации. Это должно быть обеспечено необходимой маркировкой, т. е. единой идентификацией для каждого отдельного элемента, со ссылкой на сертификаты материалов. Особое внимание должно уделяться при хранении и погрузочно-разгрузочных работах, чтобы не нарушать идентификацию материалов.

• 8.2.19 Маркировка

Материалы и компоненты должны быть маркированы в соответствии с требованиями применимых стандартов на продукцию. Все виды маркировки должны легко идентифицироваться, оставаться на протяжении последующей эксплуатации на местах, где маркировка не может быть опасной. Маркировка, выполненная штамповкой, должна быть нанесена таким образом, чтобы создавать минимальную концентрацию напряжений.

• 8.2.20 Документы контроля

Соответствие требованиям заказа должно быть проверено для продукции, изготовленной в соответствии с настоящим стандартом, путем проведения специального контроля и испытаний.

Все материалы должны поставляться с документами контроля в соответствии с ГОСТ 31458, которые должны прослеживаться до каждого компонента райзера. Для материалов компонентов, работающих под давлением, и компонентов, несущих нагрузку, включая расходные сварочные материалы, если применимо, должен быть предоставлен, как минимум, акт приемки типа 3.1.В в соответствии с ГОСТ 31458. Неметаллические материалы следует сертифицировать в соответствии с надлежащими стандартами.

• 8.2.21 Журналы учета

Технические характеристики с согласованными отклонениями, пакет проектной документации, такой как расчеты и чертежи, результаты испытаний и контроля и сертификаты, должны быть собраны для хранения в течение эксплуатации в соответствии с требованиями сводной документации по проектированию и изготовлению, см. 12.8.

В окончательный комплект документации должны быть включены журналы учета из технических условий на технологию изготовителя и полные статистические данные о химическом составе, механических свойствах и размерах для поставляемого объема.

• 8.2.22 Защита и обслуживание

Такие компоненты, как труба райзера, компоненты и соединения райзера, должны быть надежно защищены от опасных повреждений с момента изготовления и производства до ввода в эксплуатацию и в течение периода эксплуатации, включая хранение.

Все концы труб/соединителей должны быть снабжены соответствующими защитными крышками/ колпаками, герметизирующими каналы и защищающими концы труб/соединителей во время погрузочно-разгрузочных работ и хранения.

• 8.3 Продукция
  
  8.3.1 Общие положения

  Если возникает конфликт требований между настоящим стандартом и ссылочными стандартами или нормативами, используемыми в производстве труб/компонентов, требования настоящего стандарта должны иметь преимущество.

  • 8.3.2 Труба

Трубы ЗиКРС райзера, работающие под давлением, должны быть изготовлены из бесшовных труб.

Как минимум, трубы, работающие под давлением, должны быть изготовлены и испытаны в соответствии с требованиями, приведенными в ГОСТ ISO 3183, ГОСТ 31446, ГОСТ 32696 или эквивалентных промышленных стандартах для металлических труб.

Испытания на твердость должны быть выполнены для всех труб в соответствии с ГОСТ ISO 3183, ГОСТ 31446 или эквивалентными стандартами.

• 8.3.3 Штамповка и экструдирование

  • 8.3.3.1 Общие положения

Штамповка должна быть проведена механической горячей обработкой по всему сечению и длине, чтобы обеспечить профиль, максимально близкий к окончательному. Метод горячей обработки должен выбираться для обеспечения наиболее благоприятного направления волокон и текстуры для предполагаемого компонента и его применения. Должно быть уделено внимание отсутствию опасной разобщенности, которая может появиться на механически обработанных поверхностях законченного компонента. Коэффициент поковки должен быть равен минимум трем.

Диапазон химических технических условий может быть признан приемлемым для штамповки в зависимости от проектных требований. Рекомендации по штамповке представлены в [34]. Для штамповки и экструдирования могут быть использованы признанные технические условия (см., например, [35], [36] или [37]).

• 8.3.3.2 Изготовление

Сталь должна быть полностью успокоенной и изготовленной в соответствии с технологией контроля мелкой зернистости и включений.

Окончательная термообработка для механических свойств должна состоять в охлаждении и отпуске при субкритической температуре после предварительной обработки. Содержание мартенсита следует контролировать до минимум 90 % испытаниями на твердость перед отпуском, как подчеркнуто в ГОСТ 31446—2017 (пункт G.5.1.3). Содержание углерода должно быть связано с материалом, для которого выполнялось испытание на твердость. Термообработка должна быть проведена в соответствии с документально оформленной процедурой.

Журнал учета (диаграмма термообработки) следует вести для каждой обработки, он должен быть включен в документы контроля. Термообработка материалов, контактирующих со скважинными и нагнетаемыми флюидами, должна соответствовать ГОСТ Р 53679, ГОСТ Р 53678 (см. также [26], [27]).

Охлаждение должно быть организовано, там, где это возможно, снаружи и изнутри. Охлаждение должно выполняться таким образом, чтобы изменения механических свойств в поперечном сечении были минимальными. Изготовитель должен предусмотреть подтверждение того, что технология отпуска будет обеспечивать достижение необходимой температуры для всех поковок.

Ремонт с использованием сварки для поковок и штамповок не следует выполнять без письменного утверждения покупателем.

• 8.3.3.3 Химический состав и механические испытания

Заказчик должен детально определить цикл термической обработки после сварки, которая должна быть проведена после выполнения сварочных работ, если применимо. Требования к испытаниям и критерии приемки должны быть согласованы.

Моделирование термообработки испытываемой детали должно использоваться в тех случаях, когда сварной шов между компонентом с другими деталями должен пройти термическую обработку после сварки.

Испытательный узел должен содержать удлинение, или расходную поковку, или штамповку.

Объем испытаний, которые должны быть выполнены во время производства, должен соответствовать установленному в таблице 16 для каждой плавки. Местоположения образцов, отбираемых из поковки или экструдированной детали, могут быть установлены заказчиком (см. также [20], % txt). Изготовитель должен подготовить схемы размещения удлинений и места отбора образцов для испытаний на этих удлинениях для утверждения покупателем.

Таблица 16 — Химический анализ и механические испытания поковок

Если применимо, ориентация образцов должна быть поперечной по отношению к направлению основной обработки во время штамповки или экструдирования.

Общее удлинение образца для испытаний должно соответствовать штамповке (см. [38]). Удлинение должно иметь репрезентативные размеры толстостенного сечения поковки, которое они представляют, и обычно должно включать термическую буферную зону. Размер должен быть достаточным для выполнения всех испытаний и дополнительно быть пригодным для повторных испытаний.

Механические свойства на растяжение, ударная вязкость по Шарпи и твердость должны соответствовать требованиям таблицы 15. Если нормальная толщина превышает 25 мм (0,984 дюйма), образцы для испытаний на растяжение и ударную вязкость по Шарпи могут быть отобраны и испытаны на 50 % толщине.

Испытания на пластичность в направлении толщины листа должны быть выполнены для каждой плавки. Коррозионные испытания должны быть проведены по согласованию; см. 8.2.13.4. Твердость следует измерять в нескольких местах вдоль длины и по периферии обработанной начерно детали.

Должны быть испытаны все крупные поковки или экструдированные детали, т. е. силовые и натяжные секции. Объем испытаний может быть уменьшен для небольших поковок, т. е. поковок для механических соединителей, следующим образом: 100 % для первых 10 поковок каждого размера и типа, затем 10 % для каждого размера и типа. Если результаты одного из испытаний первых 10 поковок не соответствуют заданным требованиям, все поковки или экструдированные детали этого размера и типа, 100 %, должны быть испытаны.

• 8.3.3.4 Визуальный контроль и НК

Поковки должны быть проверены с использованием подходящих методов НК, чтобы подтвердить отсутствие существенных внутренних или внешних дефектов.

Требования к персоналу, методикам, оборудованию, процедурам и приемочным критериям для НК приведены в 8.5.

Каждая поковка или экструдированная деталь должна проходить 100 %-ный визуальный контроль наружной поверхности и доступных частей внутренних поверхностей при достаточном освещении.

Поковки или экструдированные детали должны проходить 100 %-ный МПД и 100 %-ный УЗК.

МПД должен быть выполнен по всей поверхности (внутренней, наружной и на концах/концевых фасках с максимально возможным охватом) на всех доступных поверхностях после заключительной термической и машинной обработки. Торцевые поверхности должны быть испытаны для обнаружения дефектов расслоения в соответствии с ГОСТ ISO 3183. Особое внимание должно быть уделено уплотнительным посадочным поверхностям и участкам с концентраторами напряжений. Если в проходном отверстии ограничены возможности доступа для проведения МПД, то должен быть проведен УЗК на массивных поковках перед высверливанием отверстия или перед окончательной машинной обработкой отверстия. МПД должен быть выполнен на всех штампованных деталях.

УЗК должен быть выполнен для всех поковок с использованием угловых или прямых излучателей. УЗК должен быть проведен для всех крупных поковок, т. е. поковок для силовых и натяжных секций. Каждый торец поковки или экструдированной заготовки должен быть проверен с помощью УЗК для выявления линейных дефектов в соответствии с ГОСТ ISO 3183. Для поковок небольших размеров, таких как поковки для механических соединителей, должны быть проверены все первые 10 поковок каждого размера и типа. Если дефектов не обнаружено, объем проведения УЗК может быть уменьшен до 10 % каждого размера и типа для остальных деталей для каждой партии плавки/термообработки. Если в первых 10 поковках или при контроле 10 % поковок обнаружены дефекты, все поковки данного размера и типа, 100 %, должны быть проверены.

• 8.3.4 Конструкционные элементы

Детали конструкции, такие как опоры и защитные конструкции, которые не приварены к компонентам, работающим под давлением, рассматриваются как конструкционные элементы. Требования к материалу должны соотноситься с категорией конструкционного элемента в соответствии с общепризнанными конструкторско-технологическими нормами (см. например, [17]).

Детали конструкции, которые непосредственно приварены к компонентам, работающим под давлением, или работают как детали райзерной системы под давлением, должны соответствовать требованиям к материалам райзерной системы, на которой они расположены.

• 8.3.5 Болтовые соединения

Болты, шпильки и гайки должны быть испытаны в соответствии с общепризнанными стандартами в дополнение к требованиям, приведенным в этом пункте и таблице 15.

Обычно материалом болтовых соединений является углеродистая или низколегированная сталь, выбранная в соответствии со стандартами, приведенными в таблице 17. По согласованию могут использоваться эквивалентные стандарты.

Таблица 17 — Материалы болтовых соединений

Окончание таблицы 17

Водородное охрупчивание, усталостные свойства и ослабление должны приниматься во внимание там, где это применимо.

Если из-за противокоррозионных свойств или по другим причинам требуется использование другого материала для болтовых соединений, материал следует выбирать в соответствии с общими требованиями, приведенными в настоящем стандарте. Особое значение имеют требования, приведенные в таблице 15.

Твердость болтов из углеродистой и/или низколегированной стали должна быть ниже, чем 350 HV10.

Материал болтовых соединений из углеродистой и/или низколегированной стали должен быть оцинкован горячим способом или иметь аналогичную защиту от коррозии. Цинкование горячим способом должно соответствовать ГОСТ 9.307. После цинкования горячим способом или электролитического цинкования должна быть выполнена сушка.

Для применения в подводных условиях следует проверить, что возможное растворение цинкового слоя не приведет к значительной потере предварительной затяжки болта.

• 8.3.6 Блок плавучести с наполнителем из синтактной пены

Тип и качество материалов должны подбираться для обеспечения необходимой подъемной силы плавучести на протяжении предусмотренного срока службы с учетом прогнозируемого снижения свойств плавучести.

Синтактная пена показывает развивающуюся во времени потерю плавучести в результате поглощения воды. Скорость потери плавучести (из-за поглощения воды) обратно пропорциональна прочности (и плотности) синтактной пены. Обычно более тяжелые и жесткие пенистые материалы необходимы для использования на больших глубинах и/или на более продолжительные периоды эксплуатации.

Изготовители синтактных пенистых материалов поддерживают детальную информацию о поведении синтактных материалов различной плотности на разных глубинах, а также используют методы экстраполяции, которые позволяют прогнозировать снижение подъемных характеристик на протяжении срока использования. Выбор специальных синтактных пенистых материалов следует обосновывать результатами испытаний.

• 8.4 Изготовление и производство
  
  8.4.1 Общие положения

  Изготовитель должен внедрить систему, обеспечивающую охват всех аспектов контроля качества, включая привлечение компетентного персонала с определенной ответственностью.

Материалы должны быть идентифицируемы на всех этапах изготовления и производства.

Допуски на размеры и шероховатость поверхности, принятые на этапе анализа проекта райзерной системы ЗиКРС, должны соблюдаться на всем протяжении изготовления и производства.

Все дефекты и недостатки должны корректироваться до того, как конструкционные компоненты или оборудование будут окрашены, покрыты защитным материалом или станут недоступными.

Изготовитель должен применять систему нумерации сварных швов для идентификации на всех чертежах и как ссылку для всей технической документации.

Все сварные детали должны пройти термическую обработку после сварки.

Сварка не допускается в зонах холодной обработки.

• 8.4.2 Квалификация (аттестация) технологии сварки

Аттестационные испытания технологии сварки должны быть выполнены в соответствии с ГОСТ Р 59604.3 (см. также [42] и [43], [11]).

• 8.4.3 Квалификация (аттестация) процедур сварки

Аттестационные механические испытания должны быть выполнены в соответствии с ГОСТ Р ИСО 15607 (см. также [11], [44]) или эквивалентными стандартами и дополнительными требованиями настоящего стандарта. Механические испытания должны включать прочность на растяжение, испытания на изгиб, испытания на ударную вязкость по Шарпи и твердость сварных швов. Если применимо, следует рассматривать испытания на механику разрушения, см. 8.2.10.

Испытываемый сварной шов должен быть проверен на 100 % с обеих сторон и на объемные дефекты соответствующими методами НК. Бездефектность сварного шва должна соответствовать требованиям, приведенным в таблице 18.

• 8.4.4 Квалификация (аттестация) сварщиков и операторов сварочного оборудования

Сварщики и операторы сварочного оборудования должны быть аттестованы в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9606-1 (см. также [11], [45], [46]) или эквивалентными стандартами, в зависимости от применимых требований.

• 8.4.5 Расходные материалы для сварки

Расходные материалы для сварки должны соответствовать предполагаемому использованию основного металла, процедуре сварки и условиям изготовления, обеспечивая сварной шов с необходимыми свойствами и коррозионной стойкостью в окончательном состоянии. Расходные материалы для сварки должны соответствовать общепризнанным стандартам. Расходные материалы для сварки должны быть выбраны таким образом, чтобы присадочный материал соответствовал заданным механическим свойствам, как установлено в спецификации технологии сварочных работ.

Требования должны быть определены для максимального содержания водорода в металле сварного шва. При выборе расходных материалов для сварки следует рассматривать также коррозионные свойства и свойства после послесварочной термической обработки.

В условиях присутствия сернистых соединений, если указано, химический состав расходных материалов для сварки должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 53679, ГОСТ Р 53678 (см. также [26], [27]). Расходные материалы для кольцевых сварных швов, которые образуют отложения более чем 1 % Ni, допустимы после успешных квалификационных испытаний на сульфидное растрескивание под напряжением в соответствии с ГОСТ Р 53678—2009, приложение Б.

Условия хранения и обращения со всеми расходными материалами для сварки должны соответствовать заданным требованиям.

• 8.4.6 Формование материалов

Формование панелей, труб и тому подобного должно быть выполнено в соответствии со спецификациями, определяющими последующие этапы и этапы контроля.

Если во время изготовления и производства используется холодное формование, должна быть рассмотрена необходимость испытаний на последеформационное старение. Такие испытания всегда должны выполняться в случаях, если общая деформация превышает 5 %.

Горячее формование должно быть выполнено в пределах минимальных и максимальных температур, предусмотренных для термообработки стали после сварки.

Заданные механические свойства должны быть получены в окончательном рабочем состоянии.

• 8.4.7 Получение материала, идентификация и прослеживание

Все материалы должны проходить проверку непосредственно после получения. Должны быть проверены количество и идентификация материала. Поврежденные элементы должны быть отчетливо маркированы и размещены соответствующим образом.

Детали должны быть проконтролированы на наличие сыпучих материалов, обломков и других загрязнений и полностью очищены перед сборкой. Метод очистки не должен приводить к повреждению внутреннего покрытия.

Для всех материалов должна быть разработана система, которая обеспечивает правильную установку материалов и прослеживаемость относительно сертификатов на материал. Идентификация материалов должна сохраняться во время обслуживания, хранения и производственной деятельности.

Система прослеживания секций райзера должна использоваться для поддержания отчетности по номерам сварных швов, НК, нумерации труб, нумерации соединителей, нумерации деталей (если применимо), длине секций и нумерации ремонтов. Система должна быть в состоянии обнаруживать дублирующие записи. Отдельные секции должны быть маркированы в соответствии с установленной системой отслеживания секций райзера с использованием подходящей водостойкой и светостойкой краски. 102

• 8.4.8 Резка

При термической резке особое внимание должно быть уделено локальным воздействиям на свойства материала и загрязнению углеродом. Может потребоваться предварительный нагрев зоны резки. Загрязнение углеродом должно быть удалено путем шлифования затронутого материала.

• 8.4.9 Подготовка к сварке и сборка под сварку

Перед сваркой должны быть удалены прокатная окалина, ржавчина и тому подобное, и канавки должны быть сухими и чистыми. Сборка под сварку должна быть проверена перед выполнением сварки. Зазор между свариваемыми кромками и радиальное отклонение должны соответствовать спецификации технологии сварки.

Трубы и компоненты должны быть закреплены таким образом, чтобы не допустить избыточных напряжений в сварных швах в результате усадки при сварке.

Радиальные отклонения и отклонения от перпендикулярности прилегающих концов труб должны быть минимизированы, например путем поворота трубы, пока не будет достигнуто наилучшее положение.

Для зон, чувствительных к усталости, следует рассматривать определение жестких требований к размерам на концах труб и допусков на сопряжение при плотной посадке.

Центрирование секций на кромках под стыковую сварку должно быть таким, чтобы максимальное смещение не превышало 10 % от толщины материала или максимум 3 мм (0,12 дюйма). Большая несоосность может допускаться, если концы секций сужаются на конус путем шлифовки или машинной обработки, с конусностью не выше 1:4, предусматривая, что сохраняется минимальная заданная толщина стенки трубы.

Неперпендикулярность должна быть указана для соединителей, привариваемых к трубам. Если не указано иначе, максимально допустимое отклонение от перпендикуляра должно составлять 1,5 мм (1/16 дюйма) на 300 мм (12 дюймов).

• 8.4.10 Производственные испытания

Производственные испытания сварных деталей являются предметом согласования. Каждое производственное испытание сварных швов должно быть выполнено и документально оформлено в соответствии с квалификационным испытанием технологии сварки, если не согласовано иначе.

• 8.4.11 Выполнение сварочных работ

Все операции сварки должны быть выполнены в соответствии со спецификацией технологии сварки.

Усиление сварного шва должно быть равномерным и плавно соединяться с основным материалом без значительных подрезов. Все сварные швы стыковых соединений труб должны быть с полным проплавлением.

Примечание — Качество корневого слоя для односторонних сварных швов оказывает значительное влияние на сопротивление усталости. Одна из технологий сварки, которая дает хороший результат относительно усталости, — это сварка вольфрамовым электродом в газовой среде.

• 8.4.12 Термообработка после штамповки и сварки

Термообработка должна быть выполнена в соответствии с документально оформленной процедурой, которая описывает критические параметры процесса термообработки.

Оборудование для термообработки, мониторинг и документирование термического цикла должны соответствовать предполагаемой термообработке.

Температуру следует измерять по толщине сварного шва, если иное не определено в принятой процедуре.

• 8.5 Визуальный и неразрушающий контроль
  
  8.5.1 Общие положения

  Методы неразрушающего контроля должны быть выбраны в зависимости от условий, влияющих на чувствительность методов. Способность метода обнаруживать дефекты следует рассматривать для материала, геометрии соединения и применяемой технологии сварки. Если методы НК отличаются по ограничениям и/или чувствительности, то может потребоваться комбинация двух или нескольких методов для обеспечения оптимальной вероятности обнаружения опасных дефектов.

Для определения поверхностных дефектов ферромагнитных материалов предпочтительным может быть МИД. Для определения поверхностных дефектов немагнитных материалов предпочтительнее метод проникающей жидкости или электроиндукционная дефектоскопия. Все МПД должны использовать мокрый метод флуоресцентного анализа.

Для определения внутренних дефектов должен применяться ультразвуковой или радиографический метод. Может оказаться необходимым дополнить УЗК радиографическими испытаниями или наоборот, чтобы увеличить вероятность обнаружения или уточнения характеристик/размеров дефектов.

УЗК обычно не применяется для толщины менее 10 мм (0,4 дюйма). Для таких толщин УЗК может быть заменен радиографическим контролем.

Радиографический контроль обычно предпочтителен для определения объемных дефектов. Для толщины более 25 мм (0,984 дюйма) радиографический контроль следует дополнить проведением УЗК.

УЗК более предпочтителен для обнаружения плоских дефектов. Если необходимо определить высоту или длину дефекта, например при оценке усталости или разрушения, необходимо проведение УЗК.

При 100 %-ном контроле кованых или экструдированных деталей с использованием методов, позволяющих определять внутренние дефекты, 100 %-ный контроль поверхности может быть необходим только после окончательной машинной обработки деталей, таких как механические соединители.

Для определения дефектов могут использоваться альтернативные методы или комбинации методов с подтверждением того, что они в состоянии обнаружить дефекты с приемлемой степенью эквивалентности относительно общепризнанных методов.

Изготовитель должен представить заказчику на утверждение детальные процедуры, включая калибровку, для всех видов визуального контроля и НК. Визуальный контроль и НК компонентов райзера и его оборудования должны быть проведены в соответствии и с соблюдением критериев приемки, установленных нормативами и стандартами, используемыми при проектировании или изготовлении исследуемой детали. Стандартные плоскостные критерии оценки, используемые в общих стандартах и нормативах, следует оценить до начала испытаний с использованием механики разрушения и/или оценки распространения усталостной трещины, а также критериев, приведенных в 8.5.4. В зависимости от проектных требований должны быть гарантированы самые жесткие приемочные критерии.

Области с высокими напряжениями в направлении по толщине, вызванными процессами сварки, должны пройти ультразвуковой контроль на наличие пластинчатого расслоения.

УЗК может быть выполнен на исходных материалах до окончательной машинной обработки.

Все НК должны быть надлежащим образом документально оформлены и идентифицированы таким образом, чтобы их можно было легко проследить на последующих этапах.

• 8.5.2 Квалификация персонала

Персонал, выполняющий визуальный контроль, должен быть квалифицирован и сертифицирован в соответствии с требованиями ГОСТ Р 9712 и ГОСТ Р ЕН 13018.

Персонал, отвечающий за выполнение НК, должен быть квалифицирован в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9712 (специалист 3-го уровня).

Специалисты по НК должны быть квалифицированы в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9712 (специалист 2-го уровня).

Специалисты 1-го уровня могут выполнять НК под непосредственным контролем специалистов 2-го уровня.

Для специалистов, выполняющих только радиографию, и не осуществляющих оценку ее результатов, 2-й уровень не требуется, но они должны иметь достаточный уровень подготовки.

• 8.5.3 Визуальный контроль и НК сварных швов

Законченные сварные швы должны пройти визуальный контроль и НК в процессе изготовления и производства.

Перед выполнением НК сварные соединения должны пройти визуальный контроль.

Контроль поверхности должен быть выполнен на наружной поверхности.

НК сварных швов обычно не должен выполняться до истечения 24 ч после завершения сварочных работ. Эта выдержка времени может быть уменьшена, если предусматривать использование процессов сварки с низким содержанием водорода, верификацию надлежащего обращения с расходными сварочными материалами и предусматривать такие меры, как последующий нагрев сварных изделий для снижения опасного уровня содержания водорода.

Если сварные соединения подвергаются последующей штамповке или термообработке, необходимый НК должен быть выполнен на сварном шве в окончательном состоянии.

Все сварные швы должны пройти 100 %-ный визуальный контроль и 100 %-ный контроль на наличие поверхностных и объемных дефектов с помощью необходимых методов НК.

Критерии приемки для всех видов НК должны соответствовать таблице 18.

Все виды НК и визуального контроля должны быть документально оформлены таким образом, чтобы проверенные области могли быть легко идентифицированы и можно было повторить выполненный контроль. Отчеты должны идентифицировать все выявленные дефекты в основной зоне сварного шва и констатировать соответствие или несоответствие сварного шва приемочным критериям.

• 8.5.4 Приемочные критерии дефектов поверхности сварного шва

Приемочные критерии, приведенные в таблице 18, применимы для поверхностных дефектов сварных швов для стали. Могут рассматриваться альтернативные методы оценки, обеспечивающие эквивалентный уровень качества.

Особое внимание следует уделять поверхностным или околоповерхностным дефектам в зоне корня сварного шва, которые могут возникать из-за неполного проплавления или недостаточного расплавления стенки одностороннего сварного шва. Эти зоны недоступны для визуального контроля или поверхностного контроля НК. Следует рассмотреть использование УЗК с наружной поверхности для проверки корня завершенного сварного шва на наличие плоских дефектов.

Таблица 18 — Приемочные критерии дефектов поверхности сварного шва

• 8.6 Квалификация процедур сборки (монтажа) и специалистов по сборке

Сборку болтовых фланцевых соединений должны выполнять специалисты, квалифицированные по монтажу болтовых соединений.

Сборку и затяжку болтовых соединений следует выполнять в соответствии с документально оформленными процедурами, которые прошли квалификацию в процессе испытаний для достижения заданной минимальной затяжки болтов, не допуская избыточной нагрузки. Общие указания по сборке болтовых фланцевых соединений приведены в [8].

Сборочные узлы с болтовыми соединениями должны быть квалифицированы в процессе испытаний на прототипе для подтверждения возможности применения квалифицированной процедуры и достижения заданной минимальной затяжки без избыточных нагрузок.

• 9 Испытания

  • 9.1 Общие положения

Раздел 9 устанавливает минимальные требования к испытаниям компонентов райзера ЗиКРС и системы в целом.

• 9.2 Требования, предъявляемые перед испытанием

Изготовители и эксплуатационный персонал должны изучить все процедуры испытаний. Процедуры должны включать в себя назначения/цели, описывать метод, при котором должны быть получены необходимые выходные данные, и устанавливать четкие приемочные критерии. Испытания следует проводить в подходящем помещении с необходимыми средствами, калиброванным оборудованием и в условиях безопасности.

• 9.3 Испытания под давлением
  
  9.3.1 Общие положения

  Каждая деталь или компонент, работающие под давлением, должны проходить испытания гидростатическим давлением.

  • 9.3.2 Секции райзера

Каждая собранная секция райзера, включая силовые секции, секции скольжения, натяжные секции и тому подобные, должна пройти испытания гидростатическим давлением. Процедуры проведения таких испытаний должны соответствовать требованиям PSL 3, как описано в ГОСТ Р 51365, за исключением того, что секции райзера могут быть покрашены или покрыты до проведения испытаний.

Давление гидростатического испытания, P_FA1-, обычно должно составлять 1,5 расчетного давления. Тем не менее, если во время испытаний не устанавливаются концевые заглушки, т. е. уплотнение концевых поверхностей трубы или секции обеспечивается специальным уплотнительным устройством, эти особые обстоятельства должны быть учтены. В данном случае давление испытания должно быть меньше, чем 1,5 расчетного давления, чтобы обеспечить соответствие требованиям таблицы 13.

Для труб и трубных муфт, изготовленных в соответствии с ГОСТ ISO 3183, ГОСТ 31446 и ГОСТ 32696, дополнительные испытания под давлением могут не потребоваться при условии, что:

• - были выполнены заводские испытания под давлением, равным не менее 1,5 расчетного давления;

• - трубы не подвергались каким-либо видам термической или механической обработки после заводских испытаний под давлением, которые могли бы снизить прочность труб.

• 9.3.3 Компоненты

Процедуры испытаний гидростатическим давлением для всех компонентов, работающих под давлением, кроме секций райзера и соединителей секций райзера, должны соответствовать требованиям для PSL 2 или PSL 3, как описано в ГОСТ Р 51365, за исключением того, что детали могут быть окрашены до проведения испытаний.

Для всех диапазонов рабочего давления давление гидростатического испытания должно быть равно минимум 1,5 расчетного давления. Расчетные коэффициенты должны соответствовать таблице 13.

Компоненты, имеющие несколько отверстий или каналов, должны быть испытаны для каждого отдельного отверстия или канала отдельно, чтобы подтвердить отсутствие внутренних коммуникаций.

Испытание газом не является требованием. Тем не менее, если указано покупателем, газовые испытания должны быть проведены в соответствии с ГОСТ Р ИСО 13628-4—2016, пункт 5.4.6, или техническими условиями изготовителя.

• 9.3.4 Система управления оборудованием доступа в скважину и гидравлическое оборудование

При проведении испытаний гидравлического управляющего оборудования, линий мониторинга давления и линий подачи химических реагентов гидростатическим давлением целесообразно руководствоваться нормативными документами (см. также [5]).

• 9.4 Чистота гидравлических жидкостей в компонентах

Участки компонентов райзерной системы ЗиКРС, включая систему управления оборудованием доступа в скважину, которые контактируют с гидравлическими флюидами, должны быть подготовлены для эксплуатации с жидкостями классов чистоты 10 и 12 по ГОСТ 17216 (см. также типовые соответствующие классы чистоты: SAE AS 4059, класс 6B-F, и SAE AS 4059, класс 8B-F по [47]). Выбранные классы чистоты жидкостей должны быть указаны в документально оформленных технических условиях изготовителя на компонент и должны быть подтверждены во время испытаний системы и компонентов.

• 9.5 Квалификационные испытания

Изготовитель должен завершить квалификационные испытания любого неопробованного компонента, который предполагается использовать в райзерной системе ЗиКРС, или подготовить соответствующие подтверждающие документы его технических характеристик по фактическому использованию в условиях эксплуатации.

Для проведения квалификации компонентов следует применять требования таблицы 2.

Квалификацию компонентов, не входящих в область применения настоящего стандарта или других стандартов, следует проводить по согласованной программе верификации.

Все квалификации должны представлять следующее в применении к отдельному компоненту:

• - гидростатические испытания или испытания газом под давлением;

• - испытания при циклическом изменении давления и температуры;

• - испытания при максимальной (и комбинированной) нагрузке;

• - функциональные испытания;

• - испытания на усталостную долговечность;

• - испытания на установление срока службы/ресурсные испытания.

При проведении всех испытаний следует моделировать ожидаемые рабочие или более жесткие условия. Требования к квалификации соединителей приведены в приложении Д.

• 9.6 Оборудование райзера и ПСИ

Перед отгрузкой райзерной системы ЗиКРС изготовитель должен выполнить полную серию испытаний, чтобы подтвердить надлежащее функционирование каждой детали как в отдельности, так и как части общей системы. Эти испытания должны преследовать следующие цели:

• - подтвердить, что все изготовленные компоненты отвечают требованиям технического задания на разработку;

• - подтвердить, что отдельные компоненты могут быть собраны в окончательную конструкцию с применением совершенных и надежных инженерных технологий;

• - подтвердить, что перед сборкой отдельные компоненты более крупных узлов прошли соответствующие испытания и проверки;

• - подтвердить взаимозаменяемость, непрерывность соединений и герметичность конструкции каждой секции собранного райзера ЗиКРС со стандартной концевой заглушкой изготовителя или соединительным устройством;

• - подтвердить целостность и непрерывность соединений между собранными компонентами;

• - показать, что сопряжения между блоками могут соединяться и разъединяться, не нарушая целостности или надежности.

Подтвердить, что каждая деталь, работающая под давлением, прошла гидростатические испытания.

Испытание шаблоном каждого компонента райзера должно проводиться с использованием указанного шаблона, см. 6.1.2. Испытания шаблоном также должны проводиться на составных участках, собранных из двух или более компонентов.

• 9.7 Система управления оборудованием доступа в скважину и ПСИ

Функциональные испытания системы управления ремонтом в скважине должны быть включены в ПСИ. Испытания должны показать действия, необходимые для запуска и выполнения функций системы управления ремонтом в скважине. Как минимум, должно быть показано следующее:

• - запуск системы;

• - системы подачи воздуха;

• - питание электронного оборудования;

• - гидравлические системы;

• - аккумуляторные системы;

• - системы аварийного закрытия скважины;

• - измерение параметров потока;

• - инструмент для спуска и свинчивания соединителя;

• - испытание систем в рабочих условиях;

• - резервирующие системы;

• - испытания гидростатическим давлением.

• 9.8 Комплексные испытания системы

При комплексных испытаниях системы следует показать правильность сборки и работу всей системы оборудования.

Испытания могут зависеть от наличия ПФА, устьевого оборудования, ПВО и оборудования ПНКТ. Если это оборудование недоступно, испытания могут быть проведены с использованием подходящего испытательного стенда, который имитирует фактическое сопряжение и может быть использован для подтверждения герметичности/работоспособности сопряжения.

Все функции (например, арматуры, соединителей) должны выполняться под управлением системы управления ремонтом в скважине.

Кроме того, пространство в верхней части может ограничивать высоту сборки, поэтому комплексное испытание может выполняться поэтапно, т. е. нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине и ПФА, силовая секция райзера и модуль экстренного отсоединения. Если пространство позволяет, то должно быть выполнено испытание полной сборки системы, включая силовую секцию и ПФА.

При проведении комплексных испытаний должны быть выполнены испытания под давлением для проверки герметичности уплотнений между сопрягаемыми компонентами. Давление испытания должно быть равно расчетному давлению системы.

Как минимум, после удовлетворительного завершения испытаний компонентов и ПСИ должны быть проведены следующие испытания райзерной системы ЗиКРС. По усмотрению, эти испытания могут быть включены в ПСИ:

• - сопряжение нижнего соединительного узла райзера для ремонтных работ в скважине с ПФА:

• - нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине должен быть установлен на ПФА, чтобы проверить форму, соответствие и функционирование;

• - проведено испытание под давлением нижнего соединительного узла райзера, соединенного с ПФА, чтобы установить непрерывную герметичность канала;

• - должны быть выполнены все приемлемые функциональные испытания ПФА и нижнего соединительного узла райзера для ремонтных работ в скважине;

• - должны быть выполнены испытания шаблоном эксплуатационного и кольцевого каналов нижнего соединительного узла райзера для ремонтных работ в скважине, соединенного с ПФА с использованием специального шаблона; см. 6.1.2. Дополнительно, если используются пробки, они также должны быть пропущены через нижний соединительный узел райзера для ремонтных работ в скважине и ПФА, чтобы подтвердить надлежащее их функционирование;

• - сопряжение силовой секции райзера с нижним соединительным узлом райзера для ремонтных работ в скважине:

• - силовая секция с соединителем модуля экстренного отсоединения должна быть установлена на WCT-BOP, чтобы проверить форму, соответствие и функционирование;

• - проведено испытание давлением силовой секции, соединенной с модулем экстренного отсоединения, для подтверждения герметичности канала;

• - проведено испытание специальным шаблоном модуля экстренного отсоединения и силовой секции, соединенных с WCT-BOP; см. 6.1.2;

• - углы соединения и разъединения должны быть имитированы для проверки надлежащего функционирования модуля экстренного отсоединения в условиях нагружения райзера. Сопряжение должно быть испытано под давлением до и после разъединения;

• - уплотнения и поверхности уплотнения должны быть тщательно проверены после отсоединения модуля экстренного отсоединения;

• - сопряжение колонны для спуска с устьевым оборудованием или ПФА:

• - должно быть выполнено испытание под давлением колонны для спуска, соединенной с ПНКТ, для контроля герметичности канала;

• - должны быть выполнены надлежащие функциональные испытания всех функций колонны для спуска;

• - должна быть показана верификация любой используемой системы ориентации;

• - должно быть выполнено испытание специальным шаблоном колонны для спуска, соединенной с ПНКТ; см. 6.1.2.

Должна быть выполнена верификация системы управления оборудованием доступа в скважину во взаимодействии с управляемым оборудованием, которая должна показать что:

• - промежуточные соединения управляющих линий установлены правильно;

• - любая управляющая логическая схема (например, последовательности отключения) находится в рабочем состоянии в соответствии с установленными требованиями.

• 9.9 Испытание системы под давлением

Испытание системы под давлением или в условиях эксплуатации должно быть выполнено для райзерной системы до начала эксплуатации, чтобы подтвердить герметичность райзера относительно флюидов. Давление испытания должно быть минимальным расчетным давлением для райзерной системы.

• 10 Маркировка, хранение и отгрузка

  • 10.1 Секции райзера
    
    10.1.1 Общие положения

    Требования, приведенные в разделе 10, применимы к следующим типовым компонентам: секции райзера, скользящей трубной секции, натяжной секции, силовой секции, колонне для спуска и т. п.

    • 10.1.2 Консервация

После испытаний под давлением и перед размещением на хранение или отгрузкой все секции должны быть очищены, высушены и законсервированы в соответствии с техническими условиями изготовителя.

Все концевые соединители должны быть закрыты предохранительными крышками.

Поврежденные покрытия должны быть отремонтированы перед размещением на хранение и отгрузкой в соответствии с техническими условиями изготовителя.

• 10.1.3 Отдельно поставляемые уплотнения и кольцевые прокладки

Отдельные уплотнения, стыковочные переводники и кольцевые прокладки должны быть помещены в отдельные ящики или упаковки для отгрузки и хранения.

• 10.1.4 Контроль старения эластомеров

Изготовитель должен предоставить инструкции, обеспечивающие необходимые условия хранения, процедуры контроля старения и защиты эластомеров.

• 10.1.5 Гидравлические системы

Все гидравлические порты и линии, смонтированные или встроенные в секции райзера, должны быть промыты и заполнены в соответствии с техническими условиями изготовителя. Наружные гидравлические концевые фитинги должны быть закрыты заглушками.

• 10.1.6 Электрические системы

Изготовитель должен оформить инструкции, определяющие правила хранения всех электрических кабелей и соединителей.

• 10.1.7 Укладка на стеллаж

Все секции райзера должны храниться или отгружаться в ящиках, контейнерах или на стеллажах. Конструкция или выбор ящиков, контейнеров или стеллажей должны учитывать следующее:

• - секции райзера должны иметь прочную опору и быть надежно закреплены;

• - должна иметься возможность удаления предохранительных крышек райзерных секций для проверки;

• - максимальный вес, включая секции райзера, не должен превышать грузоподъемность палубных кранов плавучей буровой установки;

• - решетки, контейнеры и стеллажи должны быть сертифицированы для использования в морских условиях в соответствии с местным законодательством;

• - соответствующие поставляемые подъемные стропы должны быть сертифицированы для использования в морских условиях в соответствии с местным законодательством;

• - должны использоваться проушины для использования в морских условиях. Они должны иметь четкую маркировку «ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ТОЛЬКО В МОРСКИХ УСЛОВИЯХ».

• 10.1.8 Маркировка

Секции райзера, отвечающие требованиям настоящего стандарта, должны иметь маркировку.

Секции райзера должны поставляться с устойчивой маркировкой, которая включает следующее:

• - название или торговую марку изготовителя;

• - номер компонента изготовителя;

• - серийный номер изготовителя;

• - дату изготовления;

• - расчетное давление;

• - расчетную температуру;

• - условия эксплуатации [ГОСТ Р 53679, ГОСТ Р 53678, (см. [26], [27])].

В дополнение секции райзера должны иметь маркировку с последовательным номером секции или серийным номером, позволяющим мониторинг секций в течение срока службы. Такая маркировка должна легко идентифицироваться персоналом плавучей буровой установки, обычно визуально или электронным считывающим устройством.

• 10.2 Компоненты

Требования к отгрузке и хранению оборудования и компонентов, за исключением системы управления оборудованием доступа в скважину и труб райзера, секций райзера, силовых секций, скользящих трубных секций, колонн для спуска и тому подобного, должны соответствовать требованиям ГОСТ Р ИСО 13628-4—2016, пункт 5.6.

Там, где применимо, маркировка должна соответствовать требованиям ГОСТ Р ИСО 13628-4—2016, пункт 5.5.

• 10.3 Система управления оборудованием доступа в скважину и гидравлическое оборудование

Рекомендации по отгрузке, хранению и маркировке системы управления оборудованием доступа в скважину и связанного с ней оборудования приведены в ([5], раздел 12).

• 11 Контроль, техническое обслуживание, повторная оценка и мониторинг

  • 11.1 Общие положения

Эксплуатация, техническое обслуживание и контроль райзера должны обеспечивать поддержание необходимого уровня безопасности в течение расчетного срока службы райзера.

• 11.2 Контроль и техническое обслуживание
  
  11.2.1 Общие положения

  Для райзера и систем управления необходим плановый контроль.

Для райзеров и компонентов райзера может быть необходимым контроль следующих зон:

• - компоненты колонны райзера, испытавшие избыточные нагрузки/остаточную деформацию;

• - образование усталостных трещин (например, кольцевые сварные швы, соединители, сварные швы крепления анодов);

• - утечки (ослабление механических соединителей, повреждение кольцевых уплотнений);

• - повреждения, например вмятины, царапины, отслоение или сильное коробление покрытия;

• - внутренний и наружный износ;

• - внутренние и наружные коррозионные повреждения (например, кольцевых сварных швов, уплотнительных поверхностей);

• - противокоррозионные/абразионные покрытия;

• - катодная защита;

• - обрастание морскими организмами.

Изготовитель должен определить типы и периодичность контроля.

Поврежденные, отремонтированные или подверженные внешнему воздействию детали, а также детали, повреждение которых может привести к серьезным опасным последствиям, должны быть объектами особого внимания при планировании профилактического контроля и технического обслуживания во время эксплуатации.

• 11.2.2 Рекомендации по периодичности контроля

При определении периодичности контроля должны приниматься во внимание следующие факторы:

• - последовательность событий возниковения отказов;

• - поврежденные, отремонтированные или подверженные внешнему воздействию детали;

• - периодичность, установленная на основе критериев, рассматриваемых в таблице 19;

• - фактические условия и статистические данные, например возраст, результаты предыдущего контроля, изменения расчетных, рабочих условий или нагрузки, или предыдущие повреждения или ремонты;

• - резервирование;

• - тип и месторасположение райзера, например глубина моря или новая конструкция с небольшим опытом длительной эксплуатации.

Периодичность, приведенная в таблице 19, не должна нарушаться, если только имеющийся опыт или инженерный расчет не подтверждают более длительные интервалы. В таких случаях подтверждение изменений руководящих рекомендаций в части периодичности контроля следует документально оформить и хранить у оператора.

Следует выполнять контроль райзера на наличие усталостных трещин в соответствии с принципами, приведенными в 7.4.9.

Таблица 19 — Руководство по периодичности контроля

Расходные материалы оборудования, такие как уплотнения, смазка, периодические отсоединяемые компоненты и окраску обычно следует контролировать или заменять в соответствии с графиком. Более того, при проектировании оборудования следует предусматривать упрощение таких операций технического обслуживания. В данные, предоставляемые изготовителем, следует включать рекомендуемые операции и периодичность технического обслуживания.

• 11.3 Повторная оценка райзеров

Существующий райзер должен проходить оценку для подтверждения соответствия требованиям целевого назначения, если имеют место одно или несколько из следующих условий:

• - увеличение расчетного срока службы за пределы установленного исходного срока службы;

• - повреждение или износ компонентов райзера;

• - изменения условий эксплуатации, что нарушает исходные расчеты или основы предшествующей оценки целостности;

• - отклонение от исходных данных для проектирования, например:

• - изменение условий окружающей среды или места расположения;

• - изменения плавучей буровой установки;

• - изменение внутреннего флюида;

• - изменение верхнего натяжения.

Для оценки существующих райзеров следует использовать самую последнюю информацию о райзере.

• 11.4 Мониторинг

Следует поддерживать программу детальной регистрации или мониторинга усталости, отражающую продолжительность и характер состояния моря для каждого режима работы райзера. Эту информацию в сочетании с расчетом усталости и механикой разрушения следует использовать для определения необходимости контроля секций райзера.

Внутренние и внешние условия эксплуатации райзера следует постоянно контролировать для выявления отклонений от расчетных условий. В такой мониторинг следует включать регистрацию отклика райзера и натяжение, а также состав, давление и температуру содержимого райзера.

Система мониторинга райзера ЗиКРС не является обязательной для исполнения в рамках действия настоящего стандарта, но может быть полезной для установки и поддержания точного натяжения, текущего контроля динамических характеристик райзера и для верификации проекта. Система мониторинга райзера также может использоваться для оценок накопленного усталостного повреждения райзера, оптимального позиционирования плавучей буровой установки и остаточного ресурса.

• 12 Документация

  • 12.1 Назначение

Настоящий раздел определяет требования к документации, которую изготовитель должен подготовить для покупателя.

• 12.2 Общие положения

Должна быть доступна документация, достаточная для того, чтобы показать, что райзерная система, включая оборудование и компоненты, соответствует требованиям настоящего стандарта.

Документация на выполненные работы должна, насколько это выполнимо, быть конкретной, четкой, воспроизводимой, доступной, не объемной, в нее следует включать значимую информацию для всех основных этапов срока службы райзерной системы ЗиКРС (т. е. проектирование, изготовление, производство, эксплуатация, хранение); см. также 5.16.

Проектная документация должна включать методы, исходные формулы, расчеты и проектные требования. Проектные требования должны включать, помимо прочего, критерии размеров, нагрузок и комбинаций нагрузок, включая предварительное нагружение, допуски на изготовление, шероховатость поверхности уплотнений, материал, окружающую среду и другие применимые требования, на которых должен основываться проект.

Изготовитель должен обеспечить доступность для покупателя в указанное время следующих документов:

• - исходные данные для проектирования: до проектирования райзера;

• - анализ проекта: до изготовления;

• - изготовление и производство: до изготовления/производства;

• - исполнительно-техническую документацию: в момент поставки;

• - сводную проектную и производственную документацию: в момент поставки;

• - руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию: перед поставкой.

Кроме того, пользователь/оператор должен поддерживать документацию в рабочем состоянии во время эксплуатации.

• 12.3 Исходные данные для проектирования

Документация с исходными данными для проектирования должна быть разработана на начальном этапе процесса проектирования для документального оформления основных требований и критериев, используемых в проекте райзерной системы ЗиКРС. Она должна отражать требования настоящего стандарта, технические требования покупателя и собственные технические требования изготовителя. Ниже приведен перечень элементов, которые обычно должны быть включены в исходные данные для проектирования:

• - общее описание райзерной системы;

• - общие проектные требования;

• - применимые нормы, стандарты и правила;

• - функциональные требования и эксплуатационные требования;

• - данные скважинного флюида, включая расчетное давление, расчетную температуру и плотность флюида;

• - данные о состоянии окружающей среды;

• - данные плавучей буровой установки;

• - требования к сопряжениям;

• - технические характеристики оборудования/компонентов (например, прочность на растяжение при расчетной температуре);

• - выбор материала, включая защиту от коррозии;

• - основные принципы контроля и технического обслуживания;

• - определения сочетания нагрузок для всех возможных временных и эксплуатационных расчетных условий;

• - критерии проектирования для возможных случаев отказа;

• - процедуры расчетов конструкций, включая основные расчетные параметры;

• - описание освобождающихся переводников (слабых звеньев), включая обоснования их использования.

• 12.4 Расчет конструкций
  
  12.4.1 Размеры труб, включая технические характеристики труб и окружных сварных швов

  Для труб и окружных сварных швов должны быть предоставлены, как минимум, следующие данные:

• - пояснения к условным обозначениям;

• - применимые нормы, стандарты и правила;

• - исходные данные для расчетов, включая:

• - детальное описание материала, включая предел текучести, прочность на разрыв и удлинение при разрушении,

• - расчетное давление и расчетная температура,

• - коэффициент безопасности на разрыв от внутреннего давления,

• - диаметр шаблона и зазор по шаблону,

• - овальность трубы и допуск на толщину стенки трубы,

• - концентричность окружного сварного шва для трубы или трубы/соединителя,

• - высота валика корня сварного шва,

• - припуск на коррозию или другие применимые припуски;

• - расчет минимального внутреннего диаметра;

• - расчет минимальной толщины на разрыв от внутреннего давления;

• - выбор толщины стенки трубы и наружного диаметра;

• - конструкционная прочность трубы для отдельных нагрузок и значения предельных нагрузок; см. 12.5.1;

• - SCF окружного сварного шва по внутреннему и наружному диаметру.

• 12.4.2 Динамический расчет

В документацию по динамическому расчеу следует включать следующие элементы:

• - оглавление, включая обобщающую таблицу с основными ключевыми моментами проекта с иллюстрациями и чертежами;

• - пояснения к условным обозначениям;

• - применимые нормы, стандарты и правила;

• - введение, включая цель документа и краткое описание райзерной системы и каждого компонента, включая чертежи;

• - исходные данные для проектирования, если не выделены в отдельный документ, см. 12.3;

• - расчетные исходные данные, включая детальное описание материала, исходные формулы для расчетов и детали компьютерной программы;

• - ссылочные номера стандартов/рекомендаций/руководств, включая ссылочные номера уравнений;

• - полную прослеживаемость выполненных расчетов;

• - валидацию модели расчета (фактическое распределение растяжения, RAO перемещений плавучей буровой установки и режим форма/характеристические значения);

• - расчеты разноса райзера;

• - расчеты прихвата райзера;

• - графики геометрических моделей, включая граничные условия;

• - результаты, представленные в ясной и четкой форме, в особенности ключевые результаты, и оценку результатов в свете режимов отказов и допущений, принятых в процедурах/методах анализа. Следует предусмотреть коэффициент использования компонентов райзера для соответствующих видов отказов с соответствующей нумерацией на схемах;

• - рабочие диапазоны для нормальных, экстремальных условий работы, условий проведения испытаний и случайных условий;

• - если применимо, расчетные нагрузки компонентов и сопряжений, например нагрузки на ПФА и устьевую арматуру от райзера ЗиКРС, с документальным оформлением источников и принятых допущений;

• - принятые допущения относительно погрузочно-разгрузочных работ, контроля и технического обслуживания райзерной системы в процессе эксплуатации.

• 12.4.3 Чертежи

Для изготовления и сборки райзерной системы должны быть подготовлены чертежи, включая, в том числе следующее;

• а) схему плавучей буровой установки с райзерами;

• б) рабочие чертежи райзера.

• 12.5 Документация на соединители
  
  12.5.1 Сводный отчет о технических характеристиках

  Должен быть подготовлен сводный отчет о технических характеристиках для каждого соединителя райзерной системы ЗиКРС. Он должен содержать, если применимо, следующую информацию:

• - описание работы соединителя с перечислением конструктивных особенностей и преимуществ конфигурации резьб, уплотнений, упорных торцов и корпуса, включая передачу осевых и изгибающих нагрузок соединения и системы блокировки. Примерами систем блокировки могут быть резьбы, фрикционные, зажимные, штампованные, шаровые/штампованные, фланцевые и обработанные на станке;

• - критерии проектирования со ссылками на применимые нормы:

• - прочность и герметичность для нормального и экстремального функционирования, режима тестирования, условий случайного нагружения с учетом минимальных заданных значений прочности/ предварительной нагрузки,

• - предохранительные разрушаемые звенья (слабые звенья) на базе максимальных заданных значений прочности, и

• - размахи максимальных циклических пиковых напряжений, т. е. распределение SCF/напряже-ний для оценки усталости;

• - размеры соединителя, включая допуски, шероховатость и обработку (виды обработки) поверхностей уплотнений, массу, свойства материала и обозначение детали для соединения, включая ссылки на чертежи и спецификации материалов;

• - типовая схема поперечного сечения соединения, показывающая наиболее слабые (ограничивающие) сечения (планы) или компоненты на растяжение, сжатие, внутреннее давление, наружное давление, изгиб, кручение и срез, где применимо, в дополнение к размещению зон с максимальными размахами циклических пиковых напряжений;

• - конструкционная несущая способность соединителя, ограничения по разъединению предварительно нагруженных поверхностей и целостность (герметичность) уплотнения только для отдельных нагрузок, т. е. сжатия, внутреннего давления, наружного давления, изгиба, кручения и среза;

• - диапазоны нагрузок или графики сопротивления, определяющие различные комбинации нагрузок, температур и предварительного нагружения, которые определяют целостность (герметичность) уплотнения и пределы конструкционной несущей способности для нормального, экстремального функционирования, режима тестирования, условий случайного нагружения в дополнение к диапазону нагрузок слабого звена и ограничений по разъединению предварительно нагруженных поверхностей;

• - документация по фактическим разрушающим нагрузкам, приводящим к нарушению герметичности или конструкционным разрушениям (осевое разделение, разрушение или окружная потеря устойчивости), если такие данные доступны и сопоставимы с допустимыми нормативными нагрузками;

• - SCF, со ссылкой на размеры соединяемых труб для сварных швов труба-к-соединителю и положений зон с наиболее высокими напряжениями в соединителе (циклические нагрузки болтов, включая продольный изгиб). Если SCF изменяется в зависимости от нагрузки или предварительного нагружения, эти изменения должны быть документально оформлены. Также должны быть документально оформлены SCF, создаваемые соединителем в месте соединительного кольцевого сварного шва трубы (как по внутреннему, так и по наружному диаметру) при отсутствии эксцентричности;

• - комплексные параметры свинчивания/развинчивания, включающие тип консистентной смазки, покрытия и способ нанесения, скорость свинчивания, необходимые значения крутящего момента на торцах и минимальные и максимальные значения окончательного момента и потерю затяжки от свинчивания. Максимально допустимое отклонение от соосности при свинчивании соединения;

• - моментные-растягивающие-освобождющие угловые характеристики соединителя блока аварийной расстыковки и соединителей инструментов для спуска ПФА;

• - ссылки на выполненные проектные расчеты и испытания.

Сопротивление соединителя комбинированным нагрузкам может быть установлено с использованием одного из следующих методов:

• - графики сопротивления (диапазоны нагрузок);

• - эллипс сопротивлений, основанный на эквивалентном растяжении и чистом внутреннем/наруж-ном давлении;

• - диапазон эквивалентных напряжений по Мизесу.

Графики сопротивления или диапазоны нагрузок должны быть подготовлены для соответствующих расчетных коэффициентов и являются предпочтительным методом для представления характеристик. Два последних метода для установления сопротивления соединителя обычно являются консервативными для сопротивления изгибающему моменту, и следует избегать их использования при выполнении оценок, согласованных с сопротивлением трубы.

На рисунке 11 показана линейная диаграмма сопротивления. В качестве альтернативы диаграмме сопротивления, сопротивление соединителя может быть представлено уравнениями взаимодействия эффективного растяжения-момента-давления (Т_е-М_Ьт), в формате формулы

7~е ! ^Ьт

Pint Ро

Рес

Т_с ^Мс

где Т_е — эффективное растяжение;

Т_с — предельная прочность на растяжение для отдельной нагрузки;

M_bm — изгибающий момент;

М_с — предельное сопротивление изгибу для отдельной нагрузки;

p_int — внутреннее давление;

• р ₀ — наружное давление;

р_ес — предельное сопротивление давлению для отдельной нагрузки под воздействием концевой заглушки;

F_d — расчетный коэффициент; см. таблицу 11.

Несколько уравнений взаимодействия, которые могут быть применены для одного соединителя в случае простого линейного отношения, как показано ранее, могут быть неприемлемыми из-за ограниченного диапазона применяемых параметров сопротивления.

Примечание — Графическое представление механических характеристик компонентов (диаграммы сопротивления) на примере фланцевых соединений описаны в 7.6.7 (см. также [23]—[25]).

Рисунок 11 —Диаграмма сопротивления компонента

• 12.5.2 Руководства по эксплуатации и техническому обслуживанию

  • 12.5.2.1 Общие положения

Изготовитель должен подготовить руководства по эксплуатации и техническому обслуживанию, которые, как минимум, должны содержать информацию, перечисленную в 12.5.2.

• 12.5.2.2 Описание оборудования

Для соединителей райзера и сопрягаемого оборудования должны быть разработаны документально оформленные описание, чертежи и схемы применения:

• - соединители райзера, включая все части;

• - инструменты для погрузки-разгрузки райзера;

• - все инструменты для свинчивания, развинчивания и создания предварительной нагрузки;

• - протекторы соединителей райзера.

• 12.5.2.3 Рекомендации по использованию соединителей

Должна быть рассмотрена следующая информация:

• - использование инструмента для погрузочно-разгрузочных работ и его сопряжение с соединителем;

• - детальная процедура свинчивания и развинчивания соединителя, включая, если применимо, процедуру создания предварительной нагрузки.

• 12.5.2.4 Инструкции по техническому обслуживанию

Должна быть предоставлена следующая информация:

• - графическая хронологическая программа текущего технического обслуживания;

• - примерные формы технического обслуживания или контрольные ведомости, если необходимо;

• - регистрационные журналы для внесения записей по нарастающему использованию каждого соединителя райзера;

• - инструкции по хранению и программа замены резиновых изделий, эластомеров и других расходных материалов;

• - указанные смазочные материалы, ингибиторы коррозии и т. п.;

• - процедуры и программа контроля усталостных трещин. Изготовители должны указать участки с высокими напряжениями, которые необходимо контролировать.

• 12.6 Изготовление и производство

Перед началом или во время изготовления труб, компонентов, оборудования, конструкционных и других изготавливаемых элементов должна быть подготовлена следующая информация:

• - технические условия на материалы и изготовление;

• - технические условия на технологию изготовления;

• - план обеспечения качества;

• - спецификации технологии сварки/квалификационная документация на технологию сварки, если применимо;

• - процедуры НК;

• - технологии изготовления/производства;

• - руководство изготовителя по системе обеспечения качества.

• 12.7 Исполнительно-техническая документация

Исполнительно-техническая документация должна включать, как минимум, следующее:

• - ссылочный номер заказа покупателя;

• - описание оборудования;

• - ссылки на техническое здание на разработку и чертежи;

• - сертификаты материалов;

• - контрольные измерения размеров;

• - результаты ПСИ;

• - все несоответствия, выявленные во время изготовления, и произведенные ремонты;

• - спецификации технологии сварки/квалификационная документация на технологию сварки;

• - акты аттестации сварщиков;

• - карту расположения сварных швов;

• - акты квалификации операторов НК и регистрацию результатов НК;

• - протоколы термообработки.

• 12.8 Сводная документация по проектированию и изготовлению

Сводная документация по проектированию и изготовлению должна быть подготовлена для предоставления информации по эксплуатации системы райзера ЗиКРС и планов периодического контроля. Сводная документация по проектированию и изготовлению должна рассматриваться как обобщенный сжатый документ для удобного получения важной информации на этапах проектирования, изготовления и испытаний. Сводная документация должна отражать состояние в заводском исполнении.

Сводная документация по проектированию и изготовлению должна:

• - предоставить общее описание системы райзера ЗиКРС;

• - предоставить обзор всех проектных и производственных данных, включая ответственность, требования, действия по верификации, отклонения, детальное проектирование, исходные данные для проектирования, критические зоны, со ссылками на детализированную документацию;

• - предоставить рекомендации, требования и достаточную информацию для эксплуатации, контроля в процессе эксплуатации, хранения, оценки технического состояния и деятельности по техническому обслуживанию на протяжении периода эксплуатации райзерной системы ЗиКРС. Особое значение имеет идентификация компонентов с малоцикловой усталостью и компонентов высокой прочности с высоким коэффициентом использования.

• 12.9 Руководство по монтажу и эксплуатации

Требования к монтажу и эксплуатации должны быть документально оформлены в руководстве по монтажу и эксплуатации райзера. Руководящие указания, которые следует подготовить совместно проектировщиком и оператором, определяют технологию безопасного монтажа, эксплуатации и технического обслуживания райзера и компонентов системы.

Руководство должно содержать, как минимум, следующую информацию:

• - пошаговые процедуры по погрузке-разгрузке, транспортированию, спуску/подъему, эксплуатации, консервации и хранению райзерной системы;

• - пошаговые процедуры расстыковки и подвешивания райзера;

• - эксплуатационные ограничения для каждого рабочего режима. Эксплуатационные ограничения должны быть указаны изготовителем для каждого рабочего режима райзера. Ограничения следует представлять в табличной и/или графической форме, или в виде программы управления райзером;

• - процедуры контроля и технического обслуживания для каждого компонента;

• - чертежи изготовителя для компонентов райзерной системы, с выделением критических размеров, масс и номеров деталей различных компонентов;

• - перечень рекомендуемых запчастей.

Перед началом монтажа/эксплуатации должна быть подготовлена следующая информация:

• - анализ методами FMECAn HAZOP, выполненные проектировщиком;

• - технические спецификации и чертежи для монтажа и испытаний;

• - руководство (руководства) по монтажу и эксплуатации райзера;

• - процедуры на случай внештатных ситуаций;

• - руководство по обеспечению качества для подрядчика.

• 12.10 Сводная информация о состоянии

Любые изменения в райзерной системе ЗиКРС после изготовления должны быть частью эксплуатационного досье и должны быть отражены в сводной информации о состоянии. Сводная информация о состоянии должна быть оформлена на регулярной основе, т. е. ежегодно.

Необходимые данные должны регистрироваться в течение срока службы для документирования и расчета усталостного состояния райзера ЗиКРС и обобщаться в сводной документации. В регистрационный журнал обычно следует включать последовательность спуска секций, конфигурацию райзера, промысловые данные (глубина моря, давление, плотность и т. п.), данные плавучей буровой установки, включая верхнее натяжение, продолжительность и состояние моря для каждого режима эксплуатации. Этот журнал следует регулярно рассматривать для оценки необходимости контроля усталостных трещин.

За ведение сводной документации о состоянии несет ответственность заказчик.

• 12.11 Заполнение документации

Заказчик несет ответственность за поддержание всей соответствующей документации в течение срока службы райзерной системы.

Технические и исполнительные документы должны, как минимум, включать документацию по проектированию, изготовлению, установке и вводу в эксплуатацию.

Техническую документацию должен заполнять заказчик или технический подрядчик в течение не менее 15 лет. Исходные данные для проектирования и основные данные по райзерной системе следует заполнять в течение всего срока службы системы. Это включает документальное оформление этапов от проектирования до ввода в эксплуатацию и возможного капитального ремонта или реконструкции райзерной системы.

Документация, которая должна сохраняться и поддерживаться на этапах эксплуатации и технического обслуживания райзерной системы, должна, как минимум, включать отчеты об эксплуатационном контроле, начиная от ввода в эксплуатацию, периодического и специального контроля, регистрацию результатов мониторинга состояния и заключительные отчеты о техническом обслуживании и ремонте.

Приложение А (справочное)

Стандартизация сопряжений райзера ЗиКРС (ПФА вертикального типа)

Аренда райзерных систем ЗиКРС имеет широкое распространение в нефтегазовой отрасли и, как следствие, была предложена стандартизация сопряжений, которые позволяют использовать райзеры с различными системами ПФА различных изготовителей. Предлагаемое сопряжение находится между верхней частью инструмента для спуска ПФА и нижней частью WCT-BOP; см. рисунок А.1.

Таблица А.1 — Межцентровые расстояния каналов для сопряжения вертикального райзера/инструмента для спуска ПФА

Возможно использование других центров отверстий и смещений. Тем не менее, рекомендуется, чтобы технические условия на любую новую систему райзера ЗиКРС были согласованы с изготовителем с целью согласования размеров с какими-либо существующими или разрабатываемыми отраслевыми стандартами на сопряжения.

Использование предлагаемого стандартного интерфейса рекомендуется только в случаях, если

• а) влияния комбинированных нагрузок для применимых сочетаний нагрузок, определенных в 7.3.3, не превышают несущую способность (см. 12.5.1) предлагаемого фланца;

• б) конструкция, изготовление и сборка предлагаемого фланца обеспечивают контакт торец-к-торцу в условиях нормального рабочего нагружения; см. 7.6.7.

Примечание —Уплотнительное кольцо ВХ158, используемое для сопряжения 101,6 мм х 50,8 мм (4 дюйма х 2 дюйма) меньше, чем обычно используемое для фланца 346 мм (13 5/8 дюйма), 69,0 МПа (10 000 фунт/дюйм²). Меньшее уплотнение уменьшает разделяющую нагрузку, которая является критической для применений райзера на глубоководных месторождениях, где уже значительны изгибающие нагрузки. Что касается сопряжения райзера 127 мм х 50,8 мм (5 дюймов х 2 дюйма), уплотнение ВХ 159 является наименьшим возможным уплотнением.

Райзеры, имеющие диаметры эксплуатацонного канала больше чем проходные каналы ПФА, могут использоваться до тех пор, пока сопрягаемые каналы соединены так, чтобы обеспечить прохождение всех внутрискважинных инструментов, которые используются совместно с системой райзера [т. е. райзер 101,6 мм х 50,8 мм (4 дюйма х 2 дюйма), 69,0 МПа (10 000 фунт/дюйм²) мог бы использоваться с ПФА 76,2 мм х 50,8 мм (3 дюйма х 2 дюйма), имеющей такие же центровые расстояния проходных каналов, как сопряжения райзера 101,6 мм х 50,8 мм (4 дюйма х 2 дюйма), 69,0 МПа (10 000 фунт/дюйм²)].

Размеры в миллиметрах (Размеры в дюймах)

770 (30,25)

В Б

А

• 1 — фланец 346 мм — 69,0 МПа (13 5/8 дюйма —10 000 фунт/дюйм²); 2 — размеры уплотнительной впадины должны указываться изготовителем; 3 — ВХ-канавка, как требуется; А, Б, В, Г — см. таблицу А.1

Рисунок А.2 — Детализация предлагаемого стандартного сопряжения 364 мм (13 5/8 дюйма) — 69,0 МПа (10 000 фунт/дюйм²)

Приложение Б (справочное)

Режимы эксплуатации системы

Б.1 Общая часть

В приложении Б представлено руководство по обслуживанию и использованию системы райзера ЗиКРС в дополнение к руководству по динамическому расчету системы райзера с использованием компьютерных программ по методу конечных элементов.

Исходные данные, необходимые для динамического расчета системы райзера, представлены в приложении В. Обобщенное описание динамического расчета райзера (см. [18] и [1]).

Б.2 Режимы эксплуатации

Б.2.1 Работа с ПФА

Б.2.1.1 Размещение

В процессе размещения и обслуживания секций райзера и рамы натяжения следует уделять внимание конструкционной прочности. Изготовителю следует определить допускаемые значения волнения моря и перемещения судна, при которых эти работы могут выполняться безопасно. Следует также определить детальные процедуры, которые дают подробную информацию о внешнем вспомогательном оборудовании, необходимом для выполнения работ (т. е. расположение тяговых канатов и минимальное натяжение тяговых устройств, консоли манипуляторов вышки, подъемные стропы и т. д.).

Б.2.1.2 Спуск и подъем

Спуск и подъем обычно включают в себя последовательность операций:

• 1) спуск через зону периодического смачивания;

• 2) промежуточные фазы в процессе спуска;

• 3) посадку на устьевое оборудование.

Спуск модуля экстренного отсоединения, нижнего узла-превентор райзера и ПФА, вывешенных на райзере, через зону заплеска и на промежуточные глубины мор может рассматриваться как особый случай подвеса райзера. Вопросы, требующие особого внимания, обычно связаны с ударом о судно (т. е. буровая шахта и крепление понтона) и допустимыми нагрузками на райзер. Следует уделить внимание как можно более быстрому спуску модуля экстренного отсоединения, нижнего узла-превентор райзера и компоновки ПФА за счет спуска предварительно собранных секций и звеньев райзера. Маятниковые перемещения буровой шахты также могут быть ограничены за счет спуска компоновки с использованием направляющей системы шахты. Эксплуатационные ограничения для этих рабочих фаз следует обычно определять в зависимости от высоты волны, периода волн и профиля скоростей течения.

В процессе спуска и до установки колонны райзера обычно применяется перемещение плавучей буровой установки/судна для ремонтных работ в сторону от рабочей зоны, с соблюдением мер предосторожности на случай потери колонны райзера. Смещение вниз по направлению преобладающего течения минимизирует посадочный угол райзера. Следует установить типовые эксплуатационные ограничения в отношении следующих параметров:

• 4) максимальная скорость посадки;

• 5) максимальные смещения плавучей буровой установки/судна;

• 6) максимальный период повторяемости течения;

• 7) максимальное волнение моря;

• 8) максимальные значения веса посадки (т. е. минимальное натяжение или максимальное сжатие конца райзера);

• 9) максимальные посадочные и соединительные углы.

После посадки и соединения следует по возможности быстро увеличить натяжение райзера до заданного рабочего натяжения.

Б.2.1.3 Условия присоединения

Для условий присоединения при работе с ПФА (режимы нормальной работы и режимы останова) обычной практикой является представление эксплуатационных ограничений в виде областей рабочих режимов, которые являются функцией смещения плавучей буровой установки/судна и высоты волны. Области рабочих режимов следует определять для реальных комбинаций условий течения, гидрометеорологических условий и условий флюида в райзере. К факторам, которые могли бы повлиять на области рабочих режимов, относятся следующие:

• 10) допустимые уровни нагружения для режима эксплуатации;

• 11) условия внутреннего флюида, давление, масса флюида, находящегося внутри системы, и инструментальных колонн;

• 12) натяжение райзера;

• 13) расстояние до конструкций плавучей буровой установки/судна (буровая шахта, крепление понтона и т. д.);

• 14) профиль течения;

• 15) глубина моря;

• 16) наклон устьевого оборудования;

• 17) ориентация плавучей буровой установки/судна и перемещения.

Б.2.1.4 Отсоединение

Отсоединение райзера может быть запланированным или аварийным. Для запланированных отсоединений следует уделять внимание следующему:

• 18) минимизации натяжения райзера для предупреждения обратного отскока райзера, повреждения райзера и судна;

• 19) смещению плавучей буровой установки/судна, которое позволит минимизировать угол наклона райзера перед отсоединением и, после отсоединения, направить перемещение плавучей буровой установки/судна от прилегающих конструкций;

• 20) после отсоединения колонну райзера следует поднять для предупреждения соударения с подводными конструкциями и морским дном.

Операционные ограничения для планового отсоединения обычно такие же, как и для посадки райзера.

Для аварийного отсоединения рекомендуется выполнять такую последовательность аварийного отключения системы управления ремонтом скважин и быстрого отсоединения:

• 21) полное отключение всего технологического оборудования;

• 22) закрытие всей запорной арматуры райзерной системы и арматуры ПФА;

• 23) отсоединение соединителя модуля экстренного отсоединения.

Функциональные моментные-растягивающие-освобождающие угловые возможности соединителя модуля экстренного отсоединения могут ограничивать операции отсоединения. После аварийного отсоединения следует полностью проконтролировать райзер. Изготовителю следует указать тип и объем контроля.

Б.2.1.5 Подвешивание

Когда райзер находится в подвешенном состоянии, смещение плавучей буровой установки/судна обычно не является определяющим параметром. Обращают внимание на допустимые нагрузки и удары о судно. Эксплуатационные ограничения для условий подвешивания обычно представляют в форме областей рабочих режимов, которые являются функцией высоты и периода волны. При определении допустимых условий волнения моря рекомендуется рассматривать следующее:

• 24) длину подвешенного райзера;

• 25) метод подвешивания (т. е. свободное подвешивание с роторного спайдера или удерживание от вращения с помощью штроп элеватора рамы натяжения);

• 26) ориентацию плавучей буровой установки/судна и перемещения;

• 27) свободные или натянутые направляющие канаты, или отсутствие направляющих канатов.

Б.2.1.6 Область рабочих режимов

Полезной формой представления результатов расчета райзера являются эксплуатационные ограничения (диапазон рабочих режимов), которые персоналу следует учитывать и использовать при поддержании райзера ЗиКРС в пределах его параметров при морском применении. Проектировщику следует определять эксплуатационные ограничения райзера, которые могут быть представлены в виде графиков характерных высот волны относительно смещения плавучей буровой установки/судна от устьевого оборудования. Типовая диаграмма для соединенного райзера ЗиКРС показана на рисунке Б.1, которая представляет диапазон допустимых смещений плавучей буровой установки/судна для совокупности эксплуатационных условий. Значения ниже кривой представляют безопасную эксплуатацию; т. е. режимы отказов учтены. За пределами кривой влияние нагрузок, действующих на райзер, может привести к превышению пределов прочности и длины хода и рассмотрению необходимости выполнения операции восстановления или отсоединения. Кривая представляет диапазон показательных высот волны, периоды амплитудного спектра и условия смещения судна, которые могут легко контролироваться. Отдельная кривая создается для отдельной комбинации плавучей буровой установки/судна, глубины моря, профиля скоростей течения, верхнего натяжения, плотности внутреннего флюида и внешнего проектного давления.

Для оперативной информации, показанной на рисунке Б.1, использовались функциональные параметры и данные об окружающей среде. Для обеспечения безопасности эксплуатации эти параметры следует контролировать. Эти параметры могут контролироваться прямо или косвенно. При определении эксплуатационных ограничений следует принимать во внимание метод контроля и точность измерения этих параметров. Эксплуатационные пределы, основанные на прямом контроле данных окружающей среды (например, высота волны, течение и смещение), менее ограничительны, чем непрямой контроль (например, вертикальная, килевая, бортовая качка и т. п.).

Эксплуатационные ограничения райзера в присоединенном режиме зависят от таких ограничивающих факторов, как прочность, ход райзера, зазор райзера, максимально допустимый угол для расстыковки модуля экстренного отсоединения и смещение плавучей буровой установки/судна. Эксплуатационные ограничения следует определять для каждого из этих факторов. Общий диапазон рабочих режимов райзера, показанный на рисунке Б.1, является результатом учета комбинированного влияния всех ограничивающих факторов. Например, на рисунке Б.1 показаны критические ограничивающие факторы:

Расположение: Месторождение;

Судно: Наименование судна;

Райзер: Обозначение;

Режим: Работа с ПФА;

Верхняя конфигурация: Рама натяжения;

Верхнее натяжение:

• - компенсатор качки: кН (фунт-сила);

• - натяжное кольцо: кН (фунт-сила);

Нижнее натяжение:

• - нижний соединитель МЭО: кН (фунт-сила);

Давление: МПа (фунт/дюйм²);

Плотность флюида: s.g.;

Направление волн: Встречное;

Период пиковой волны Т_р: 90 % доверительного интервала;

Течение: годовой период повторяемости;

Направление течения: Встречное;

Наклон устьевого оборудования: °.

Расчет установки часто включает в себя оценку пределов прочности и зазора райзера/буровой шахты, а также требований к позиционированию плавучей буровой установки/судна при установке в трубуемом месте. Следует контролировать различные высотные отметки. В процессе установки следует учитывать все условия, например свинчивание соединителя в процессе спуска с подвешенным на роторном столе, и спуск райзера (смоделированное с боковым ограничением у роторного стола, но свободным для вращения).

В штормовых условиях или после аварийного отсоединения модуль экстренного отсоединения может быть отведен в сторону от подводной компоновки, таким образом плавучая буровая установка/судно может быт перемещено на безопасное расстояние от устья скважины. При подвешивании райзер может удерживаться от вращения или быть свободным (т. е. карданно подвешенный спайдер или специальная конструкция для подвешивания).

X — статическое смещение судна, L_so, от надставки устьевого оборудования, измеренное в процентах от глубины моря, положительное в направлении течения; Y — показательная высота волны, H_s; 1 — предел прочности: случайный; 2 — предел прочности: экстремальный; 3 — предел прочности: нормальный; 4 — предел хода: компенсатор качки; 5 — угловое ограничение МЭО: выше по течению; 6 — угловое ограничение МЭО: по течению; а — опасная рабочая зона; б — безопасная рабочая зона

Рисунок Б.1 —Типовая область рабочих режимов (диапазон). Работа с ПФА

Б.2.2 Режим ПНКТ

Б.2.2.1 Спуск/подъем и посадка

Следует рассматривать спуск/подъем и посадку следующих компоновок:

• а) ПФА вертикального типа:

• - для заглушенной скважины, насосно-компрессорной колонны, ПНКТ, инструмента для спуска ПНКТ, переходного соединения ПВО, райзера для заканчивания скважины;

• -для скважины под давлением, насосно-компрессорной колонны, ПНКТ, инструмента для спуска ПНКТ, переходного соединения ПВО/подводной фонтанной арматуры, удерживающей запорной арматуры, райзера для заканчивания скважины;

• б) ПФА горизонтального типа:

• - насосно-компрессорная колонна, ПНКТ, инструмент для спуска ПНКТ, подводная испытательная фонтанная арматура, удерживающая запорная арматура, райзер для заканчивания скважины.

Для предупреждения повреждения компонентов колонны для спуска обычной практикой является:

• - «подгонять» длину райзерной колонны таким образом, чтобы ПНКТ был выше нижнего шарнирного узла бурового райзера при свинчивании последней компоновки райзерной системы (т. е. скользящей трубной секции и НФА);

• - устанавливать ПНКТ в ПВО в течение одной операции.

Для соответствия этим требованиям необходимо иметь в буровой вышке достаточную высоту подъема. Как показано на рисунке Б.2, требуемая высота подъема является функцией высоты ПВО, требуемого выдвижения после установки, в дополнение к другим факторам, перечисленным в таблице Б.1.

Операционные ограничения следует определять для каждой спускаемой компоновки. Операционные ограничения обычно задаются с помощью допустимых углов верхнего и нижнего шарового/гибкого соединения бурового райзера. Наиболее критичным обычно является прохождение в блоке компонентов с наиболее высокой жесткостью на изгиб.

При прохождении через нижнее шаровое/шарнирное соединение следует учитывать относительную жесткость компонентов райзера для заканчивания скважины и бурового райзера. Следует подготовить руководство для оператора, касающееся ожидаемых углов шарового/гибкого соединения до входа и в процессе прохождения наиболее жестких элементов через нижнее шаровое/шарнирное соединение. В дополнение к этому, в руководстве по эксплуатации следует указать последовательности и требования к инспекционному контролю после превышения допустимых углов.

После определения допустимых углов шарового/гибкого соединения рекомендуется рассмотреть следующее:

• - относительную жесткость на изгиб между райзером для заканчивания скважины и буровым райзером;

• - внутренний зазор между компонентами райзера для заканчивания скважины и буровым райзером, включая все принадлежности, закрепленные на райзере для заканчивания скважины (т. е. хомуты шлангокабеля, хомуты труб в кольцевом пространстве, обсадные трубы и т. д.);

• - высотную отметку нижнего шарового/гибкого соединения над уровнем устьевого оборудования;

• - высотную отметку верхнего шарового/гибкого соединения относительно пола плавучей буровой установки/ судна для ремонтных работ.

Ограничения обычно следует задавать как следующее:

• а) допустимые углы нижнего и верхнего шаровых/шарнирных узлов;

• б) скорость посадки;

• в) минимальное и максимальное растяжение, включая значение сверхнатяжения.

Б.2.2.2 Присоединение

При условиях уставленого подводно оборудования в режиме ПНКТ эксплуатационные ограничения обычно представляются в виде допустимых углов бурового райзера и нижнего шарового/гибкого соединения. Ограничения по сносу плавучей буровой установки/судна и высоте волны обычно не относятся к компетенции изготовителя райзера ЗиКРС. К факторам, которые могут влиять на допустимые углы верхнего и нижнего шарового/гибкого соединения, относятся следующие:

• - допустимые уровни нагрузок для режима эксплуатации;

• - свойства флюида, находящегося внутри системы, давление, масса этого флюида, а также инструментальных колонн;

• - натяжение райзера.

При определении допустимых углов шарового/гибкого соединения следует рассматривать:

• а) относительную жесткость на изгиб между райзером для заканчивания скважины и буровым райзером;

• б) внутренний зазор между райзером для заканчивания скважины и буровым райзером, включая все принадлежности, закрепленные на райзере для заканчивания скважины (т. е. хомуты шлангокабеля, хомуты труб в кольцевом пространстве, обсадные трубы и т. д.);

• в) высотную отметку нижнего шарового/гибкого соединения над уровнем устья скважины;

• г) высотную отметку верхнего шарового/гибкого соединения под полом буровой установки.

При определении допустимых углов шарового/гибкого соединения важно рассматривать буровой райзер/ ПВО и райзер ЗиКРС как единую систему. Допустимые углы для одной конфигурации не обязательно будут применимы для другой.

• Б. 2.2.3 Сверхнатяжение для извлечения НКТ

Как минимум, следует определить ограничения в виде допустимого угла шарового/гибкого соединения. Минимальное натяжение на ПНКТ следует принять равным весу насосно-компрессорной колонны и дополнительному усилию на преодоление сил трения. Увеличение растягивающей нагрузки обычно приводит к уменьшению допустимых углов.

1 — штропы; 2 — элеватор; 3 — рама натяжения; 4 — переводник; 5 — вертлюг; 6 — скользящая трубная секция; 7 — короткий патрубок; 8 — пол буровой; 9 — буровой райзер; 10— колонна для спуска; 11 — ПНКТ; 12 — гибкое соединение; 13 — ПВО;

14 — эксплуатационная НКТ; 15 — устье скважины; А, В, С, D, Е — см. таблицу Б.1

Рисунок Б.2 — Параметры хода посадки и высоты подъема

Таблица Б.1 — Параметры хода посадки и высоты подъема (см. рисунок Б.2)

Б.2.2.4 Эксплуатационные ограничения

Операционные ограничения для режима ПНКТ могут зависеть от тех же факторов, какие учитывают в режиме работы «в открытом море». Может быть выполнен расчет для определения предельных поворотов гибких соединений для рабочего положения, условий натяжения и спуска (зазор).

Ограничения, представленные на рисунке Б.З, являются локальными только для системы ЗиКРС:

Расположение: месторождение;

Судно: название судна;

Райзер: обозначение;

Режим: ПНКТ;

Внутренний диаметр бурового райзера: м (дюйм)

Внутренний диаметр ПВО: м (дюйм)

Наклон устья скважины: °

X—угол нижнего гибкого соединения Q_F, выраженный в градусах; Y—эффективное натяжение райзера ЗиКРС Т_е, относительно ПНКТ, выраженное в килоньютонах; 1 — повышенное натяжение для освобождения прихваченной насосно-компрессорной колонны; 2 — спуск/извлечение; 3 — останов подводного оборудования; 4 — нормальная эксплуатация

Рисунок Б.З — Типовые эксплуатационные ограничения райзера ЗиКРС. Режим ПНКТ

Локальные эксплуатационные ограничения райзера ЗиКРС в комбинации с эксплуатационными условиями морского бурового райзера приводят к общим эксплуатационным ограничениям, при которых могут учитываться несущие способности ПВО, устья скважины, ПФА и кондуктора. Несущая способность некоторых их этих компонентов зависит от влияния концевых заглушек. Комбинация вышесказанного приводит к контролю общего ограничения, как показано на рисунке Б.4. В этом примере общее нагружение, основанное на операциях с райзером ЗиКРС, не превышает общих несущих способностей:

Расположение: месторождение;

Судно: название судна;

Райзер: обозначение;

Режим: ПНКТ;

Тип соединителя ПВО:

Тип соединителя ПФА:

Тип устья скважины:

Размер кондуктора: м (дюйм)

Натяжение райзера: кН (фунт-сила)

Высота блока ПВО: м (дюйм)

Наклон устья скважины: °

X — угол нижнего гибкого соединения 0_F, выраженный в градусах; Y — изгибающий момент, М_Ьт, выраженный в килоньютонах-метры; 1 — несущая способность устьевого оборудования; 2 — несущая способность соединителя устья скважины;

3 — избыточное натяжение; 4 — спуск; 5 — останов; 6 — нормальная эксплуатация

Рисунок Б.4 — Типовой контроль общих ограничений. Режим ПНКТ

Общий изгибающий момент, действующий ниже нижнего гибкого соединения, M_G, возникающий от райзера ЗиКРС и морского райзера, может быть определен по формуле. В этом примере общий изгибающий момент определяется на соединителе устья скважины.

^MG - (Ysh l-2) ⁺ (^wBOP ’S-lWA/ Si) + [(6g ~®dev) K_F] + M_f,

где V_sh — общее срезающее усилие, действующее на гибком соединении;

Z-2 — высота от «базовой точки» устья скважины до оси гибкого соединения;

^wbop — ^{вес в} погруженном состоянии ПВО и НСУ, включая содержание проходного канала;

T_v — вертикальный компонент натяжения Т_{е tot}',

5₁ — расстояние по горизонтали между гибким соединением и интересующей точкой;

0_G — общий угол гибкого соединения относительно общей вертикальной оси; см. рисунок Б.5;

0_dev — угол отклонения вертикальной оси ПВО и корпуса высокого давления устьевого оборудования относительно общей вертикальной оси, см. рисунок Б.5;

K_F — жесткость по отношению к поворотам гибкого соединения;

Т_{е tot} — общее эффективное натяжение от морского бурового райзера и райзера системы ЗиКРС, действующее на гибком соединении;

M_f — изгибающий момент, необходимый для изгиба райзера системы ЗиКРС;

V_SE — срезающее усилие, действующее на гибком соединении из-за нагрузок от окружающей среды на морском райзере и ПВО.

1 — вертикальная общая линия через соединитель устья скважины; 2 — ПВО; 3 — соединитель устья скважины; 4 — корпус колонны кондуктора; 5—кондуктор; 6—отклоненная вертикальная ось ПВО и корпуса высокого давления устьевого оборудования;

7 — морское дно; 8 — боковая жесткость грунта

Рисунок Б.5 — Общий контроль предельного изгибающего момента на устье скважины. Режим ПНКТ

Сопряжение с плавучей буровой установкой/судном

В приложении В указаны типовые схемы с данными, которые должны быть предоставлены заказчиком в адрес проектировщика в ходе проектирования райзерной системы ЗиКРС.

1 — компенсатор качки; 2 — пол буровой установки; 3 — роторный стол; 4 — отклонитель; 5 — гибкое/шаровое соединение;

6 — внутренняя труба телескопической секции (секции скольжения); 7 — наружная труба телескопической секции (секции скольжения)

Примечание — Размеры см. в таблице В.1.

Рисунок В.1 — Верхние размеры бурового райзера

Таблица В.1 — Размеры бурового райзера в верхней его части

Окончание таблицы В. 1

1 — ось вращения гибкого соединения; 2 — переходник райзера; 3 — гибкое соединение; 4 — верхний кольцевой превентор; 5 — соединитель НСУ; 6 — нижний кольцевой превентор; 7 — верхние срезающие плашки; 8 — нижние срезающие плашки; 9 — верхние трубные плашки; 10—средние трубные плашки; 11—ответная частьдля устройства ориентации ПНКТ; 12 — ответная часть для устройства ориентации ПНКТ; 13 — «базовый уровень», верхняя часть устья скважины; 14 — соединитель устья скважины

Примечание — Объяснения переменных см. в таблице В.2.

Рисунок В.2 — Присоединительные размеры ППВО

Таблица В.2 — Присоединительные размеры ПВО

Окончание таблицы В. 2

Уплотнения

Г.1 Общие положения

Уплотнением является материал или комбинация материалов, сжатых между двумя отдельными элементами механического соединения. Его функцией является обеспечение герметичности между компонентами (фланцами, муфтой/ниппелем) и поддержание герметичности в течение продолжительного периода времени. Следует предусмотреть способность уплотнения обеспечивать герметичность сопрягаемых поверхностей, невосприимчивость и устойчивость к герметизируемой среде, и способность выдерживать внутреннее и внешнее давление, температуру и внешние нагрузки.

При определении уплотняющих свойств следует рассматривать уплотнение и соединитель, включая любые болты и предварительную нагрузку, как единую систему. Влияние соединителя на уплотняющие свойства включает влияние таких параметров, как крутящий момент свинчивания ниппеля/муфты соединителя, сопротивление болтов и предварительная нагрузка.

Там, где это возможно, уплотнение следует располагать между поверхностями, которые имеют небольшие перемещения или отсутствие перемещений относительно друг друга.

Уплотнения также могут воспринимать внешнюю нагрузку (т. е. уплотнения действуют как элементы, несущие основную нагрузку) и не воспринимать внешнюю нагрузку. Для динамически нагружаемых соединителей рекомендуется использовать уплотнения, не воспринимающие внешнюю нагрузку, для поддержания во времени высокой надежности против утечек; кроме того, соединение следует надлежащим образом предварительно нагружать для всех сочетаний нагрузок.

При проектировании уплотнений для трубопроводной арматуры, фитингов и соединителей следует учитывать наружное давление. В процессе работ по ремонту скважины, а также в случае глубоководных райзеров, наружное давление может превысить внутреннее рабочее давление (т. е. незаполненный райзер). При проектировании уплотнения следует также учитывать эксплуатационные условия и условия испытаний, при которых могут возникать частые изменения внутренних рабочих давлений, что в комбинации с высоким наружным давлением воды приводит к частым изменениям направления воздействия давления на уплотнительные механизмы.

Уплотнения следует выбирать с учетом необходимого срока службы, эксплуатационного воздействия с точки зрения химической агрессивности и температуры, а также давления и относительных перемещений, которые необходимо компенсировать. Все уплотнения чувствительны к повреждению в процессе работы с ними, установки и повторной сборки. Поэтому, отдельное уплотнение имеет ограниченную надежность. Для повышения надежности может использоваться двойное уплотнение. Для обеспечения резервирования следует, чтобы два уплотнения были разной конструкции и не имели общего характера отказов.

Уплотнительную систему следует устанавливать в процессе свинчивания, и следует обеспечить соответствие требованиям на герметичность, указанным в 7.4.12. Для низких давлений [т. е. 3,5 МПа (35 бар)] контактное напряжение может быть недостаточно высоким для удовлетворения требования на герметичность.

Уплотнения могут быть разделены на две основные категории: металлические уплотнения и мягкие (полуметаллические или неметаллические) уплотнения. Более подробно см. Г.2 и Г.З.

Г.2 Уплотнения типа металл-металл

Металлическими уплотнениями могут быть пластически деформируемые металлические кольца, несущие внешнюю нагрузку, упруго деформируемые металлические кольца, не несущие внешнюю нагрузку, или уплотнения с сопрягаемыми металлическими поверхностями. Для металлических прокладок с механически обработанными уплотнительными кольцами используются как упругие, так и пластические металлические уплотнения. Металлические уплотнительные кольца обычно уплотняют благодаря расклинивающему действию, при котором происходит локальная текучесть поверхности и области контакта, что обеспечивает уплотнение. Некоторые из этих уплотнений срабатывают под давлением, т. е. чем выше давление, тем плотнее соединение. В большинстве случаев уплотнения типа металл-к-металлу более инертны, чем мягкие уплотнения. Для поддержания уплотнения они обычно требуют гладкую обработку поверхности и надлежащее напряжение контакта на посадочной/уплотняющей поверхности.

Минимальное первоначальное контактное напряжение на посадочном месте, минимальное контактное давление при эксплуатации и испытании, для удовлетворения критерия по герметичности, и максимальную чистоту обработки поверхности следует принимать в соответствии с техническими условиями изготовителя. Типовыми примерами являются следующие.

• - Надлежащее свинчивание металлических уплотнений требует первоначального контактного напряжения на посадке/уплотнении в диапазоне текучести материала уплотнения или посадочного места. Для газов необходимы более высокие первоначальные контактные напряжения, чем для жидкостей.

• - Следует обеспечить, чтобы контактное напряжение уплотнения/посадочного места было значительно выше уплотняемого давления. Для газа необходимо более высокое соотношение, чем для жидкости. Для жидкостей и газа (азот) это соотношение может составлять 1,2 и 2,0 соответственно.

• - Следует обеспечивать низкую шероховатость уплотнительных поверхностей. Шероховатость, не превышающая Ra = 0,8 и Ra = 1,6 (см. [48]), может быть достаточной для газа (азот) и жидкости соответственно.

Уплотнение необходимо верифицировать на соответствие наиболее неблагоприятным комбинациям деформаций, заводских допусков и нагрузок без ухудшения контактного напряжения на уплотнении/посадочном месте, с точки зрения предела текучести материала, для обеспечения надежного уплотнения.

Для улучшения уплотняющих свойств на металлические уплотнения может быть нанесено покрытие. Обычно для уменьшения вероятности задиров применяется цинк или фосфат марганца, серебрение может применяться для улучшения газонепроницаемости. PTFE может применяться для снижения трения и улучшения герметичности для жидкостей и т. д. В каждом случае выбранное покрытие следует квалифицировать для применения путем испытания. В процессе выбора покрытия следует учитывать механическую, электрическую и химическую совместимости, рабочую температуру и давление_: внешние нагрузки и срок службы.

Г.З Мягкие уплотнения

Мягкие уплотнения обычно изготавливают из материалов с разными значениями стойкости к химически агрессивной среде и повышенным температурам. Они обычно имеют незначительную прочность и имеют склонность к разрушению при экструзии, но могут также разрушаться при потере напряжения на посадочном месте (см. [49]). Мягкие уплотнения имеют тенденцию к ухудшению эксплуатационных свойств во времени и подвергаются зависящей от времени деформации ползучести.

Для подтверждения функциональных свойств мягкого уплотнения должно быть определено наиболее неблагоприятное сочетание деформаций и допусков, создающее наибольший зазор для экструзии. Мягкие уплотнения должны быть квалифицированы на срок службы или периодичность замены, температуру, экструзионный зазор, давление и среду. Для динамических уплотнений должно выполняться циклическое испытание. Квалификация должна включать испытание на утечку.

При расчете максимального экструзионного зазора следует учитывать все допуски, радиальные зазоры и деформации, включая любую эксцентричность при центрировании соединений.

Эластомеры и полимеры также деградируют при воздействии окружающей среды. Эти материалы следует квалифицировать при испытаниях на воздействие атмосферных условий в соответствии с общепризнанными национальными или международными стандартами.

Руководство по испытанию неметаллических уплотнений может быть найдено в ГОСТ Р 51365.

Квалификация соединителей

Д.1 Введение

Д.1.1 Цель

В приложении Д даны рекомендации по квалификационным испытаниям соединителей.

Д.1.2 Общие положения

Квалификация соединителей должна подтверждать его соответствие заданным проектным и функциональным требованиям, см. 7.6.

Программа квалификации соединителя должна содержать расчеты, включая расчет методом конечных элементов, и физические испытания. Физические испытания следует проводить на ограниченном количестве образцов для подтверждения результатов расчета методом конечных элементов и исследования эксплуатационных параметров, которые не могут быть изучены при расчете методом конечных элементов, например сопротивление задирам, износ/фреттинг, герметичность, эксплуатационная чувствительность к обработке поверхности, покрытие, тип и количество смазки.

Расчет методом конечных элементов должен использоваться для определения конструкции, герметичности и усталостных свойств конструкции соединения. Должны быть разработаны карты сопротивления (или эксплуатационные границы) для целостности конструкции и герметичности соединения с использованием расчета методом конечных элементов (см. [1]). Упругопластический расчет методом конечных элементов с контактными элементами необходимо проводить для оценки эксплуатационных свойств уплотнителей и конструкционной целостности соединителя. Должны быть рассмотрены все значения давлений, соответствующих эксплуатации разрабатываемой райзерной системы, значения температур и внешних нагрузок. Результаты должны быть обобщены в форме детализированных диаграмм контактных напряжений между уплотнительными торцами для оценки герметичности и в форме диаграмм напряжений, деформаций и перемещений для исследования потенциальных режимов и мест разрушения. Характеристики распределения контактных напряжений на уплотнении, такие как длина, ширина и общая форма, в дополнение к средней контактной нагрузке на единицу ширины контакта (1 мм), вносят основной вклад, оказывающий влияние на эксплуатационные свойства уплотнения.

Объем квалификационных испытаний должен быть согласован. Как минимум, должны быть выполнены следующие натурные испытания:

• - гидростатическое испытание корпуса для верификации конструкционной целостности и герметичности для жидкости;

• - испытание на циклическое давление, включая циклы температуры, если применимо, для верификации герметичности при проектном и низком давлении;

• - испытание на внутреннее (разрывное) давление для верификации целостности на давление;

• - испытание на внешние нагрузки для верификации карт сопротивления в комбинации с функциональными испытаниями;

• - испытание на внешние циклические нагрузки для верификации сопротивления усталости и герметичности;

• - испытание на наружное давление для верификации герметичности на внешний флюид.

При планировании квалификационного испытания следует оценить влияние проектных температур (максимальных и минимальных) и воздействующих флюидов. По усмотрению могут быть также включены испытания, перечисленные в Д.9.

Как часть квалификации, должна быть проведена валидация результатов испытаний и расчетов, предпочтительно с использованием расчета методом конечных элементов.

• Д.1.3 Безопасность специалистов при проведении испытаний

Как часть всех испытательных процедур должны быть идентифицированы и рассмотрены вопросы безопасности и потенциальных опасностей. Должны быть приняты меры по устранению или минимизации воздействия каждого источника опасности. Для выполнения испытаний должны использоваться специальные участки.

Перед началом испытания испытательное оборудование должно быть проверено на безопасность.

При испытании газом в каждый испытательный образец должны быть введены цельнометаллические арматурные вставки для минимизации количества энергии давления, содержащегося в образце. Диаметр арматурной вставки должен быть как можно ближе к внутреннему диаметру испытательного образца.

Д.1.4 Испытательная установка и испытательные образцы

Для обеспечения достоверности результатов испытаний испытательная установка должна быть квалифицирована и откалибрована, что должно быть документально подтверждено. Испытательная установка должна быть в состоянии создавать внутреннее давление, изгибающий момент и/или осевую нагрузку для комбинированных нагрузочных испытаний.

Испытательный соединитель для квалификационных испытаний должен быть изготовлен со стандартными размерами и заводскими допусками и иметь стандартное состояние поверхности, покрытия и материалы.

До начала любого испытания должны быть обеспечены заводские исполнительные размеры и стандартное состояние поверхности. Если допуски влияют на эксплуатационные свойства конструкции, то должны быть испытаны или оценены наихудшие допуски. Перед началом испытания должны быть также доступны сертификаты материалов и протоколы НК.

Любая термообработка соединителя и сварных швов должна быть выполнена до начала испытания. Образцы в заводском исполнении и со снятыми напряжениями должны быть проверены для количественной оценки любых деформаций из-за сварки и термообработки по сравнению с размерами, снятыми до сварки. Эти результаты должны использоваться для подтверждения того, что соединитель находится в пределах допусков. Особый интерес вызывают чувствительные размеры уплотнений, такие как размеры уплотнительных посадочных мест.

Для соединителей, приваренных к трубе, размеры кольцевого сварного шва должны быть документально оформлены, включая эксцентриситеты трубы/соединителя.

Длину испытательных образцов следует выбирать такой, чтобы какие-либо граничные/концевые эффекты не влияли на результаты испытаний.

Для нагружения изгибающим моментом должна применяться четырехточечная схема изгиба для создания постоянного изгибающего момента вдоль испытываемой детали.

В квалификационных испытаниях должна использоваться процедура свинчивания/развинчивания, квалифицированная изготовителем.

Если применяются многоконтурные уплотнители, то испытание должно подтвердить, что герметичность обеспечивается основным уплотнителем. Перед испытаниями на предельные нагрузки и усталость соединитель должен быть свинчен с минимальной предварительной нагрузкой.

Обычно требуется, как минимум, три образца; см. таблицу Д.1.

Таблица Д.1 — Пример использования испытательных образцов

Д.1.5 Методы мониторинга

Все испытания должны быть выполнены совместно с надлежащей системой сбора данных для тензорези-сторов, давления, температуры и т. д.

Испытательные образцы должны быть снабжены надлежащими тензодатчиками для определения напряжений на основных участках для обеспечения возможности сравнения с результатами расчета методом конечных элементов. Обычно основными участками являются участки с наибольшими концентрациями напряжений и участки, где может возникнуть пластический шарнир. Для фланцевых соединений болты должны быть надлежащим образом оборудованы измерительной аппаратурой.

Тензодатчики должны быть установлены для верификации предварительных напряжений, напряжения вблизи мест концентрации напряжений и в стороне от концентрации напряжений. Для сварных соединителей тензодатчики должны размещаться у кольцевых сварных швов, а для болтовых соединений деформация должна измеряться в репрезентативных болтах. Все показания тензодатчиков и соответствующие условия нагружения должны регистрироваться таким образом, чтобы они могли бы сохраняться как часть проектной документации соединителя.

Д.1.6 Смазка и покрытие

Смазка и покрытие соединителя должны быть квалифицированы для применения. При выборе и квалификации следует учитывать, как минимум, трение, задиры, коррозионную защиту, совместимость с элементами уплотнения, совместимость с внутренними/внешними флюидами, методы нанесения и удаления, объем и место нанесения, количество наносимой смазки для защиты ниппеля/муфты гидравлических фиксаторов/сальников и т. д.

Примечание — Нормальной практикой является покрытие резьб соединителей PTFE, фосфатом цинка, фосфатом марганца, медью, цинком, нанесенным гальванически, горячим цинкованием и т. д. Некоторые покрытия уменьшают трение и коррозию, другие улучшают приработку и защищают от задиров, или увеличивают трение.

Если резьбовая смазка указана, то следует установить процедуру для обеспечения единой технологии смазки как при испытании, так и при эксплуатации.

Д.1.7 Герметизируемая среда

Испытание для нормальных и экстремальных условий должно быть проведено воздухом или азотом, за исключением случаев, когда размер испытательного образца требует большого объема газа, который не может быть снижен путем использования арматурных вставок и безопасность персонала, проводящего испытание, не может быть гарантирована. Все испытания до разрушения должны быть проведены водой или эквивалентной жидкостью, не содержащей твердых частиц.

Испытания на наружное давление может проводиться водой или эквивалентной жидкостью, не содержащей твердых частиц.

Д.1.8 Периоды выдержки

Периоды выдержки должны начинаться после стабилизации давления и температуры. Период выдержки для каждого шага нагружения должен соответствовать заданному, однако, не менее 15 мин. Давление должно рассматриваться стабилизированным, когда скорость изменения составляет не более 5 % от давления испытания в час или 3,45 МПа/ч (500 фунт/дюйм²/ч), меньший из них. Давление в течение периода выдержки должно оставаться в пределах 5 % давления испытания или 3,45 МПа (500 фунт/дюйм²), меньший из них. Температура должна рассматриваться стабилизированной, когда скорость изменения меньше 0,55 °С/мин (1 °Г/мин). Температура в течение периода выдержки должна оставаться в пределах или за пределами экстремального значения, но не должна превышать экстремальное значение больше чем на 11,1 °C (20 °F).

Д.1.9 Осмотр после испытаний

Испытательные образцы должны быть разобраны и осмотрены. Все имеющие отношение элементы должны быть сфотографированы. Проверка должна включать документально оформленное подтверждение, что соединитель или компонент не содержит дефектов, выходящих за рамки эксплуатационных требований.

После испытания (испытаний) размеры испытательных образцов должны быть измерены для количественной оценки остаточной деформации, возникшей в процессе испытания (испытаний). Это значение должно использоваться для проверки соответствия (аттестации) соединителя относительно эксплуатационных свойств на прочность и герметичность.

Д.1.10 Требования к испытательной станции

Испытание может быть выполнено изготовителем на испытательной станции в присутствии инспектора в установленном порядке. Испытательная станция, проводящая испытание, должна быть аккредитована общепризнанной организацией или должна, как минимум, применять калиброванное оборудование, например контрольноизмерительную аппаратуру, стенды нагружения, датчики давления, инструменты для свинчивания/развинчивания.

Испытательная станция должна обеспечить детальную испытательную процедуру, которая, как минимум, должна содержать следующее:

• - установочные детали для каждого испытания;

• - пошаговую процедуру для каждого испытания;

• - фактическое нагружение для каждого испытания.

Для всех испытаний должны непрерывно регистрироваться во времени значения давления, осевой нагрузки, смещения, скорости утечки, деформации и температуры.

На испытательной станции следует вести журнал выполненных испытаний для каждого соединения с детализацией дат и времени каждого шага процедуры и любых отклонений, возникавших в процессе испытания. Следует делать фотографии испытательного образца. При испытаниях «до разрушения» испытательный образец должен быть сфотографирован после разрушения, чтобы показать место и режим разрушения.

Д.1.11 Верификация и изменения соединителя

Типовой размер соединителя производственной серии должен быть подвержен сертификационным испытаниям, а другие размеры аналогичного типа могут подтверждаться надлежащими аналитическими расчетами и/или расчетом методом конечных элементов. Соединитель должен быть репрезентативным из производственных моделей с точки зрения конструкции, размеров и материалов.

Соединитель одного размера может использоваться для верификации других размеров, обеспечивая одинаковые принципы и критерии проектирования, материал, физическую конфигурацию и функциональные требования, но при этом размеры могут быть разными.

Если конструкция изделия подвергается какому-либо изменению в оснастке, функции или материале, то изготовитель должен документально оформить влияние таких изменений на эксплуатационные свойства соединителя. Конструкция, которая подвергается значительному изменению, становится новой конструкцией, требующей повторной квалификации. Значительным изменением считается любое изменение относительно предшествующей квалифицированной конфигурации или выбора материала, которое может изменить эксплуатационные свойства изделия или предполагаемые условия использования. Это должно быть зарегистрировано, и изготовитель должен обосновать необходимость повторной квалификации или отсутствие такой необходимости. Изменение материала может не потребовать повторных испытаний, если пригодность нового материала может быть подтверждена другими средствами.

Следует осторожно использовать правило масшабирования прототипов, если имеется неопределенность в пропорциональном увеличении существующих конструкций, например для высокой температуры/давления.

Д.1.12 Свидетельство третьей стороны

При всех испытаниях следует предусмотреть присутствие представителя независимой третьей стороны.

Д.2 Гидростатические испытания

До начала квалификационных испытаний для всех испытательных образцов следует проводить гидростатические испытания под давлением до 1,5 проектного давления.

Д.З Циклические испытания на давление и температуру

Соединитель должен подвергаться минимум трем циклам давления от нуля до проектного давления. Герметичность следует контролировать при проектном давлении. Перед и после испытания на циклическое давление необходимо проводить испытание на герметичность при низком давлении при комнатной температуре. Если необходимо учитывать влияния температуры, то квалификационные испытания следует проводить в соответствии с ГОСТ Р 51365, для металлических и неметаллических уплотнений соответственно. Для металлических уплотнений испытание на герметичность при низком давлении следует проводить при давлении от 1,38 МРа (200 фунт/дюйм²) до 2,07 МРа (300 фунт/дюйм²).

Д.4 Прочность на внутреннее (разрывное) давление

Испытания на внутреннее гидростатическое давление следует проводить для подтверждения целостности уплотнительной системы с помощью испытания на внутреннее давление до разрыва трубы/соединителя, для контроля целостности на давление и эффективности уплотнений для чистого внутреннего давления и идентификации механизма разрушения.

Д.5 Испытания на внешние нагрузки

Испытания на предел прочности и герметичность следует проводить при комбинации внутреннего давления с внешними нагрузками для верификации карт конструкционной прочности, подтверждения функциональности после экстремальных рабочих диапазонов и определения механизма разрушения конструкции. Для двухканальных райзеров в испытательное соединение (соединения) должен быть включен кольцевой канал с хомутами.

Испытание на разрушение конструкции соединителя следует проводить для определения запаса между рассчитанным и испытанным пределом прочности. Это подразумевает, что испытательный образец должен использовать трубы более прочные, чем соединитель для обеспечения того, чтобы испытательная труба не разрушилась прежде соединителя.

Испытательный образец (образцы) должен подвергаться нагрузкам, выбранным из карт рабочих диапазонов свойств соединителя. В процессе испытания соединитель должен нагружаться до нормальной и экстремальной функциональной способности, как минимум, по три раза соответственно. После нагружения на экстремальную функциональную способность должно быть выполнено развинчивание и свинчивание для верификации того, что возможные остаточные деформации не влияют на характеристики соединителя на свинчивание/развинчивание. Соединитель должен быть нагружен на одно условие случайного нагружения с низким внутренним давлением. В таблице Д.2 представлен пример испытаний на диапазон нагрузок. Герметичность при комбинированном нагружении должна проверяться по испытанию на утечку при низком и высоком давлении. Испытание на утечку при низком давлении следует выполнять при давлении от 1,38 МРа (200 фунт/дюйм²) до 2,07 МРа (300 фунт/дюйм²). Испытание на утечку при высоком давлении следует выполнять при проектном давлении соединителя.

После испытания в экстремальных рабочих диапазонах, перед окончательным испытанием на разрушение, соединитель доложен быть развинчен и проконтролирован.

Если соединитель должен быть герметичным после случайных условий нагружения, то соединитель должен быть разгружен до нормальной эксплуатационной нагрузки и испытан на отсутствие утечки для верификации герметичности.

Одно испытание должно быть проведено до разрушения конструкции путем увеличения внешней нагрузки с низким или проектным давлением. До разрушения должна регистрироваться любая утечка вместе с приложенной внешней нагрузкой.

Таблица Д.2 — Пример испытания в диапазоне нагружения

Окончание таблицы Д. 2

Д.6 Циклическое испытание на внешнюю загрузку

Соединение должно быть подвергнуто усталостным испытаниям для моделирования проектного циклического нагружения (проектный спектр нагружения). Целями усталостных испытаний является следующее:

• - верифицировать усталостные характеристики, прогнозируемые изготовителем;

• - предоставить проектировщику возможность выбрать соединитель с надлежащим сопротивлением усталости для требуемых условий работы;

• - проверить герметичность (износ уплотнения) в процессе циклического нагружения;

• - идентифицировать место (места), в котором возникают и развиваются усталостные трещины и определить значения SCF.

Следует, чтобы усталостная долговечность соединителя была равна усталостной долговечности кольцевых сварных швов для сварных соединителей. Для планируемого испытания следует использовать средние кривые S-N. Следует, чтобы размах напряжений в присоединенной трубе соответствовал среднему количеству циклов до разрушения, примерно 100000.

В процессе испытания образец должен быть под проектным внутренним давлением. Если доминирующим усталостным нагружением является циклический изгибающий момент, то может быть приложено постоянное осевое растяжение. Следует прикладывать ожидаемое/среднее осевое растяжение. После циклического нагружения следует провести испытание на герметичность при низком давлении.

Испытание на циклические нагрузки обычно проводят на воздухе при комнатной температуре.

Как минимум, должны быть испытаны на усталость три образца. Как минимум, один должен быть испытан до разрушения для идентификации мест (места), критических на усталость.

Д.7 Испытание на наружное давление

Испытание на давление следует проводить для проверки целостности под давлением, а также эффективности уплотнения на наружное давление.

Испытание на наружное гидростатическое давление следует выполнять для подтверждения наружной герметизирующей способности. Наружное давление испытания должно быть, как минимум, на 20 % больше чем максимальный гидростатический напор, ожидаемый при эксплуатации до поступления флюида. Внутреннее давление соединителя должно соответствовать атмосферным условиям.

Если соединитель снабжен контрольными отверстиями на наружное давление, то они могут использоваться для подтверждения надежности уплотнительных свойств на наружное давление, обеспечивая при этом использование двухсторонних уплотнителей.

Д.8 Испытания на функциональность

Для демонстрации способности соединителя свинчиваться в рабочих условиях и повторяемости надлежащего свинчивания, включая взаимозаменяемость, должны быть проведены испытания на свинчивание и развинчивание. Кроме того, должно быть установлено, что износ и образование задиров находятся в допустимых пределах, а процедуры и инструменты остаются удовлетворительными после многократного свинчивания и циклического воздействия температуры, которые создают эффект «приработки». Следует оценить влияние потенциального повреждения при погрузочно-разгрузочных операциях.

Следует указать или определить максимальное количество повторных сборок, необходимых в течение расчетного срока эксплуатации соединителя. Как минимум, должны быть проведены десять последовательных свинчиваний.

Если применимо, значения, полученные при анализе методом конечных элементов, следует подтвердить показаниями тензодатчиков с выбранных мест на соединителе и болтах. Измеренные остаточные напряжения от предварительного нагружения должны быть ниже максимально допустимых напряжений и превышать минимально необходимые напряжения от предварительного нагружения.

Для подтверждения функциональности, как минимум, три образца следует испытать на свинчивание, развинчивание и взаимозаменяемость. Каждый образец следует, как минимум, пять раз свинтить, испытать на давление, равное минимум 1,25 проектного давления, и развинтить. Испытание на давление может комбинироваться с испытанием на герметичность при низком давлении. После этого, каждую половину образца следует соединить с новым компонентом и повторить испытание. Если необходимо, уплотнительные элементы могут быть заменены.

Д.9 Испытания, проводимые по усмотрению

Должны быть установлены и проведены возможные необходимые дополнительные испытания. Примерами некоторых таких испытаний являются: испытание действующего спайдера под грузом, испытание действующих подсобных инструментов под грузом, испытание опор вспомогательных линий, испытание на максимальную/минимальную и циклическую температуру, испытание соединений с многоконтурными уплотнениями, испытание эластомерных уплотнений, на удаление припуска на коррозию, на удерживание давления смазки, испытание на малоциклическое обратное нагружение, испытание на огнестойкость, на эксплуатацию в высоко агрессивной среде, испытание на контактную коррозию, испытание на сжатие, испытание на самоблокировку, испытание на прочность покрытия и испытание на ударную (интерференционную) нагрузку. Руководство по циклическим испытаниям на давление и температуру см. в ГОСТ Р 51365.

Возможность гидравлического соединителя входить в зацепление и фиксироваться, а также расцепляться в экстремальных рабочих условиях, т. е. угловое, поворотное и переходное отклонение осей, следует учитывать при проектировании и верифицировать при испытании.

Д.10 Документация

Для подтверждения и документального оформления соответствия квалификационных испытаний соединителя требованиям настоящего стандарта должна быть оформлена соответствующая документация.

Изготовитель должен документально оформить используемые процедуры и результаты всех квалификационных испытаний, выполненных для квалификации соединителя на соответствие настоящему стандарту. Если применимо, документация должна дополнительно включать следующую информацию или соответствующие ссылки:

• - количество испытаний и статус изменения или процедуру проведения испытаний;

• - полную идентификацию испытанного соединителя и компонентов;

• - все рабочие чертежи и технические условия на материалы, применяемые в соединителе, включая уплотнения и болты;

• - эскизный чертеж испытательного стенда, соединителя, уплотнения и испытательного образца, включая места измерений температуры и давления;

• - процедуру предварительного нагружения, включая крутящий момент свинчивания и развинчивания или натяжение устройством натяжения;

• - фактические размеры уплотнительных поверхностей перед сваркой, после сварки и термообработки и после испытания;

• - все данные испытаний, указанные в настоящем стандарте, включая фактические условия испытаний (давление, температуру, нагрузки и т. д.) и наблюдаемые утечки или другие параметры приемки;

• - идентификацию используемой среды испытаний;

• - сертификаты на материалы испытанных компонентов;

• - персонал, проводивший и присутствующий при испытаниях;

• - время и место испытания.

Сравнения и оценки следует проводить на основе расчета методом конечных элементов и возможных отклонений от размеров, допусков и прочностных характеристик. Для сравнения соответствующих результатов при испытании на внешнее нагружение изгибом может потребоваться трехмерный расчет методом конечных элементов.

Библиография

Правила проектирования для круглых фланцевых соединении с прокладками. Часть 1. Метода расчета (Flanges and their joints. Design rules for gasketed circular flange connections. Calculation)

Фланцы и их элементы. Правила проектирования круглых уплотняющих фланцевых соединителей. Часть 2. Параметры уплотнений (Flanges and their joints — Design rules for gasketed circular flange connections — Part 2: Gasket parameters)

Несущая способность фланцев API при комбинированном нагружении, 2-е издание (Bulletin on capabilities of API flanges under combinations of load)

Ухудшение параметров при изменении температуры фланцев API при комбинированном нагружении, 2-е издание (Technical report on temperature derating on API flanges under combination of loading)

Функциональные возможности цельных фланцев API при комбинированном нагружении, 2-е издание (Bulletin on capabilities of API integral flanges under combination of loading — Phase II)

Промышленность нефтяная и газовая. Материалы, используемые при нефте-и газодобыче в средах, содержащих сероводород. Часть 3. Сплавы, стойкие к растрескиванию, (коррозионностойкие сплавы) и другие сплавы (Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production — Part 3: Cracking-resistant CRAs (corrosion-resistant alloys) and other alloys) Нефтяная и газовая промышленность. Материалы для применения в средах, содержащих сероводород, при добыче нефти и газа. Часть 4. Неметаллические материалы (Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H2S containing environments in oil and gas production — Part 4: Non-metallic materials. — 1st edition)

Сталь и чугун. Обзор имеющихся методов анализа (Steel and iron — Review of available methods of analysis)

Пригодность для эксплуатации. (Fitness-for-Service)

Пособие по методам оценки приемлемости трещин на металлических конструкциях (Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures)

Испытания на ударную вязкость механикой трещинообразования. Метод определения Klc, критические значения CTOD и J металлических материалов (Fracture mechanics toughness tests — Part 1: Method for determination of Klc, critical CTOD and critical J values of metallic materials)

Испытания на ударную вязкость механикой трещинообразования. Метод определения Klc, критические значения CTOD и J сварных швов металлических материалов (Fracture mechanics toughness tests — Part 2: Method for determination of Klc, critical CTOD and critical J values of welds in metallic materials)

Пособие по методам оценки приемлемости трещин на металлических конструкциях (Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures)

Поковки и катаные или кованые прутки стальные для работы под давлением. Технические условия поставки. Часть 1. Общие требования (Steel forgings and rolled or forged bars for pressure purposes — Technical delivery conditions — Part 1: General requirements)

Стандартные технические условия на трубные фланцы из кованой или катаной легированной и нержавеющей стали, кованые фитинги и клапаны и детали для эксплуатации в условиях высоких температур (Standard specification for forged or rolled alloy and stainless steel pipe flanges, forged fittings, and valves and parts for high-tem-perature service)

Стандартная спецификация на поковки из углеродистой и легированной стали для трубных фитингов, фланцев, клапанов и деталей трубопроводов при обслуживании под высоким давлением (Standard specification for carbon and alloy steel forgings for pipe flanges, fittings, valves, and parts for high-pressure transmission service)

Стандартная спецификация на поковки из углеродистой и легированной стали для условий работы при низких температурах (Standard specification for forged carbon and alloy steel flanges for low-temperature service)

УДК 622.276.04:006.354

Ключевые слова: нефтяная и газовая промышленность, системы подводной добычи, райзерные системы, заканчивание скважин, капитальный ремонт скважин, методические указания

Редактор Н.А. Аргунова Технический редактор В.Н. Прусакова Корректор И.А. Королева Компьютерная верстка Е.О. Астатина

Сдано в набор 30.12.2022. Подписано в печать 24.01.2023. Формат 60x84%. Гарнитура Ариал. Усл. печ. л. 17,21. Уч.-изд. л. 16,00.

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

Создано в единичном исполнении в ФГБУ «Институт стандартизации» , 117418 Москва, Нахимовский пр-т, д. 31, к. 2.