ダウンホール安全弁

ダウンホール安全弁とは、石油およびガス井の部品のことで、最悪のシナリオの地表災害の際に貯留層流体の制御不能な流出を防ぐフェイルセーフとして機能します。ほとんどの場合、完了時に重要な部品として設置されます。

これらのバルブは、一般的には一方向フラッパー バルブで、下向きに開き、坑井流体の流れによって閉じようとし、地表からの圧力によって開きます。つまり、閉じると、貯留層流体が地表から隔離されます。

坑内安全弁のほとんどは地表から油圧で制御されます。つまり、坑井制御パネルに直接接続された油圧接続を使用して開きます。制御ラインに油圧がかかると、油圧によってバルブ内のスリーブが下方にスライドします。この動きによって大きなバネが圧縮され、フラッパーが下方に押し下げられてバルブが開きます。油圧がなくなると、バネがスリーブを押し上げてフラッパーが閉じます。このようにしてフェイルセーフが実現し、坑口が失われた場合でも坑井を隔離します。一般的なバルブの正式​​名称は「チューブ回収可能、地表制御、地下安全弁」で、略称は TR-SCSSV です。

坑井完成部内の坑内安全弁の位置は、安全性を最適化するために厳密に決定されたパラメータです。坑井内で安全弁の位置が高すぎるか低すぎるかについては議論があり、最終的な深さはすべての要素の妥協点になります。MMS 規制では、弁は泥線より 30 メートル (100 フィート) 以上下に設置する必要があると規定されています。

DHSV が井戸のより下の方に設置されているほど、閉じたときにその上にある炭化水素の潜在的な在庫が多くなります。つまり、地上で封じ込めが失われた場合、より多くの液体が流出して環境を損傷したり、最悪の場合、火災の燃料が増えたりする可能性があります。したがって、バルブをより高い位置に設置すると、この危険性が制限されます。

もう 1 つの理由は、油圧制御ラインに関係しています。フェイルセーフ設計の一環として、バルブを開いたままにするには油圧が必要です。ただし、バルブが井戸の奥深くにある場合、表面の加圧が失われても、油圧流体の重量だけでバルブを開いたままにするのに十分な圧力がかかる可能性があります。

DHSV の役割の一部として、地表を坑井流体から隔離するため、バルブは損傷を受ける可能性のある坑井から離れた場所に設置する必要があります。これは、いかなる状況でもバルブを海底上ではなく海底下に設置する必要があることを意味します。また、上部設備が壊滅的に損傷した場合には、クレーターが発生するリスクがあります。バルブは、クレーターが発生するリスクが予想される最大深度より下に特に設置されます。

ジュール・トムソン冷却によりバルブを通る圧力が変化するとメタンハイドレート（クラスレート）プラグが形成されるリスクがある場合、これは岩石が適切に計算された温度よりも暖かい場合にそれを低く保つ理由になります。

完成設計の一部として設置されるほとんどのダウンホール安全弁は、「チューブ回収可能」に分類されます。つまり、完成ストリングのコンポーネントとして設置され、完成時に慣らし運転されます。バルブが故障した場合には、回収するためにワークオーバーが必要です。この最も一般的なタイプのダウンホール安全弁の正式名称は、チューブ回収可能表面制御地下バルブで、完成図では TRSCSSV と短縮されます。

チューブ回収可能バルブが故障した場合、費用をかけて改修するのではなく、「ワイヤーライン回収可能」バルブを代わりに使用できます。このタイプのバルブは、生産チューブ内に収まり、古いバルブを開いた後に ワイヤーライン上に展開されます。

DHSV の重要性については議論の余地はありません。湾岸戦争後に坑口が撤去された後にクウェートの油井が炎上している生々しい画像は、これらのコンポーネントを使用しないことの危険性を示しています (当時は陸上の油井であったため、これらは不要とみなされていました)。ただし、多くの場所では DHSV は直接的な法的要件ではありません。英国では、 DHSV の使用を義務付ける法律はありません。ただし、1974 年の労働安全衛生法では、最悪の場合でも坑井流体の制御されていない放出を防ぐための措置を講じることを義務付けています。この法律の優れた点は、健康と安全の目標を達成する方法について規範的なガイドラインを発行するのではなく、目標を達成するための要件を単に示していることです。それをどのように達成するかは石油会社次第であり、DHSV はその決定の重要な要素です。そのため、法的要件ではありませんが、英国南西部の多くの事業者にとって DHSV は会社の方針となっています。

DHSV は生産チューブを隔離しますが、整合性が失われると、坑井流体がバルブを迂回して環状部から地表に漏れる可能性があります。ガス リフトを使用する井戸の場合、地表が環状部の封じ込めの喪失から保護されるように、井戸の「A」環状部に安全弁を設置することが必須となる場合があります。ただし、これらのバルブはそれほど一般的ではなく、必ずしも井戸内の同じ位置に設置されているわけではありません。つまり、流体がバルブを迂回して地表に流れ出る可能性があるということです。

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