Basics of Wellhead Control Panel (WHCP) Instrumentation Tools

October 6, 2017 | Author: Fabio Giehl | Category: Instrumentation, Valve, Actuator, Pump, Oil Well
Share Embed Donate


Short Description

WHCP: Wellhead Control Panel...

Description

24/06/2016

Basics of Wellhead Control Panel (WHCP) Instrumentation Tools

INSTRUMENTATION TOOLS Ads by Google

  ► PLC Basics

  ► Hydraulic

  ► Hydraulic S

Basics of Wellhead Control Panel (WHCP) Control Systems January 16, 2016

Pneumatic Butterfly Valve Top China Valve Manufacturer, Factory Price,19 Years Experience!

WHCP: Wellhead Control Panel WHCPs are also known as Shutdown Panels (SDP), Emergency Shutdown Systems (ESD) or Hydraulic Safety Shutdown System (HSSS). These are failsafe shutdown systems which have pneumatic/hydraulic/electric  components;  WHCPs  can  also  be  integrated  with  PLC/  RTU/ SCADA.  WHCPs  are  standalone  control  systems  as  well  as  an  interface  between  the  plant control  and  the  wellhead  safety  system.  WHCPs  are  used  for  monitoring,  controlling (Remote/Local) and safe shutdown of Subsurface Controlled Safety Valves (SCSSV), Surface Safety  Valves  (SSV),  and  other  wellhead  safety  valves  (Choke,  ESD,  HIPPS)  in  oil  &  gas production fields to ensure safe operation of unattended wells/platforms. WHCPs may have multiple applications, which include, but are not limited to Safe and Sequential Operation of Wellhead Valves (SCSSV/SSV/Wing Etc.) Emergency and Fire Shutdown Safe Operation of Riser Valves Flow line Pressure control Well Test Operation HIPPS /ESD/ Choke Valve Control Partial Stroking

Overview of Wellhead Control Panel Gas  wells  and  oil  wells  has  a  high  potential  hazard,  either  because  the  material  ejected flammable nor the potential hazard of the gas pressure is high. Wellhead control panel is key equipment  in  oil  &  gas  industry  to  protect  oilfield  facilities  and  environment  from  occurring wellhead fire and emergency incidents, which is one of main control systems to ensure oilfield oil  production  and  transportation  to  be  safely  operation  according  to  international  standards and national regulation.Its function is to shut down the well in case conditions that harm or for other interventions as well as the work test, etc. Wellhead  control  panel  is  composed  of  hydraulic  power  unit  (HPU),  tubing  &  fitting  and instrument  valve  and  electrical  control  devices.  HPU  supply  hydraulic  resource  to  open  and close SSVs including MSSV, WSSV and SCSSV.

http://instrumentationtools.com/basics­of­wellhead­control­panel­whcp/

1/7

24/06/2016

Basics of Wellhead Control Panel (WHCP) Instrumentation Tools

The  level  of  complexity  of  each  well  head  control  panel  vary,  each  company  has  its  own standard.  So  the  definition  of  well  head  control  panel  in  General  will  certainly  vary,  the definition  of  well  head  control  panel  if  we  review  of  its  functionality  is  part  of  the  surface facilities of the gas well or an oil well that is used to control well, like: be it to shutdown system, the  casing  pressure  reading  parameters,  tubing  pressure  reading  parameters,  temperature well parameters. So to open or close a Wing Valve (WV), Master Valve (MV), as well as Down Hole  Safety  Valve  (DHSV)  can  be  through  the  Wellhead  control  panel.  Generally  inside wellhead  control  panel  consists  of  control  pneumatic  or  hydraulic.  Control  pneumatic  or hydraulic composed of tubing and three way valve. Here I will only discuss WHCP from gas wells, as I understand. Function or application WHCP depending of each type of wellhead control panel. It is a simple system, until there is a tricky. If it can be inferred is actually a function of well head control panel is to operate well, be it for shut  in  and  POP  (put  on  production).  With  the  wellhead  control  panel  we  able  to  open  or closed the DHSV via the push button in panel. Also we can open or close a master valve or wing  valve  with  push  button  in  the  panel  as  well.  It  was  all  done  manually,  by  pressing  or pulling  a  push  button.  But  to  close  the  DHSV,  Master  valve,  Wing  Valve  can  be  done automatically, namely through the integration with shutdown system from the well. Surely this should follow the philosophy of the shutdown system used by each company .

http://instrumentationtools.com/basics­of­wellhead­control­panel­whcp/

2/7

24/06/2016

Basics of Wellhead Control Panel (WHCP) Instrumentation Tools

By  looking  at  the  picture,  it  will  give  an  overview  of  what  functionality  or  usability  of  the wellhead control panels. The components are visible in the picture can be grouped into: All  of  these  components  will  give  feedback  or  as  a  input  signal  to  the  Wellhead  control panel (WHCP). While in the well itself (flowline) there is a sensor that is used to monitor the condition of the well, either to shutdown the system, or just for readability only. Instrumentation for shutdown system e.g.: PALL (pressure switch low low) PAHH (pressure switch high high) The  Fusible  plug  (for  detection  of  fires),  usually  mounted  above  fangles,  or  parts  that  there  is  a possibility of leaks (the source of fire)

The instrumentation used for reading, for example: FR (flow recorder) or Flow Indicator PR (pressure recorder) or Pressure indicator TR (temperature recorder) or Temperature Indicator

The Final element of the system shutdown: DHSV, Down hole Safety valve ( drived by hydraulic power) MV, master valve (drived by hydraulic power) SSV, surface safety valve (drived by pneumatic power) Choke valve, manually  operated SDV (shutdown valve) installed  in flow line of well, outside the part of the wellhead (X­mastree)

Valves  are  a  part  of  which  will  receive  command  of  the  signal  to  be  opened  or  closed    from http://instrumentationtools.com/basics­of­wellhead­control­panel­whcp/

3/7

24/06/2016

Basics of Wellhead Control Panel (WHCP) Instrumentation Tools

Wellhead control panel. So if  I can give analogical WHCP is a controller (a control system), SSV, MV, DHSV, SDV are the part that receives the output from the controller, while the PALL, PAHH, fusible plug is the input of the controller. But don’t imagine WHCP like PLC in General. WHCP I discuss here is that it uses control pneumatic or hydraulic. Why WHCP generally use pneumatic control, because most of the well gas wells far location (remote) so hard to find sources of energy such as electricity. And generally WHCP from gas wells  using  gas  from  the  well  itself  as  a  source  of  pneumatic  power.  Later  will  be  discussed where the pneumatic power source to run the WHCP. With pneumatic power from gas, we can also  have  hydraulic  power,  i.e.  by  install  the  hydraulic  pump  on  run  by  pneumatic  power. Hydraulic power is used to run valve actuator  which relatively large power needs. Pneumatic­ powered convert  hydraulic power can become larger by using the pump. The Problems That Often Arise in Wellhead Control Panel (WHCP) From the various experiences, The problems that often arise in WHCP are leaking, popping, and stuck. Commonly Leaking occurred in the connection of nuts on tubing. It could be leaking at a three way valve components. To this we can issue leaked retighten the bolts or given a Teflon sealant. If for three way valve usually replace the internal parts like its o ring, whereas in order to overcome stuck at three way valve do greasing of internal plunger. Stuck in a 3 way valve because it is dirty or arid. For  ordinary  problems  popping  occurs  at  PSV.  PSV  is  safety  equipment  to  handle  excess pressure. Each panel of a pneumatic or hydraulic there must have been his PSV. Just like in the  WHCP.  When  there  is  an  excess  pressure,  PSV  will  popping,  to  release  the  excess pressure. When it was popping PSV unbiased back to its normal position, the problem is often the case. To fix this we clean the inside and then check the setting. One  of  the  disadvantages  of  pneumatic  systems  which  use  hydrocarbon  gas  as  a  source  of power instrument is if the liquid into a pneumatic system. This will cause three­way valve not working  well.  If  the  wrong  selection  of  the  material,  example  the  O  ring  not  resistant  with hydrocarbon substances, will certainly damage the o ring itself. Main Function of WHCP  Local On/Off SSV  Remote control SSV through RTU  High­Low pressure sense shut­down automatically.  Fusible Plug, Anti­fire Shut­down automatically.  SSV can not be opened unless local reset after shutoff  Function of showing system pressure  Relief Valve shall be installed on each hydraulic circuit to prevent high pressure  Function of showing hydraulic level and level switch for alarm  Function of defending pressure impact of system http://instrumentationtools.com/basics­of­wellhead­control­panel­whcp/

4/7

24/06/2016

Basics of Wellhead Control Panel (WHCP) Instrumentation Tools

 Function of defending exorbitant pressure  Function of system pressure monitoring(by pressure transmitter of control panel)  Function of remote emergency shut­down (by magnetic valve of control panel)  Function of On/Off SSV monitoring (by pressure switch of control loop of control panel)  Function of shield High­low pressure sense Types of WHCP Single wellhead Control Panel wellhead  control  panel  is  used  for  controlling  one  well  Surface  controlled  sub­surface  safety valve  (SCSSV),  Master  SSV  and  Wing  SSV.  SSVs  can  be  shutdown  automatically  and manually by WHCP to response all kind of emergency situation. Single  well  control  panel  is  categorized  the  following  system  according  to  driven resource: Manual control system Electrical control system Pneumatic control system Solar powered control system

Manual control system Feature and Function: Manual hydraulic pump supply hydraulic control and output pressure for SSV.  Main  function  includes  Remote  ESD,  Fusible  plugs,  low  pressure  /  high  pressure sensing, Manual shutdown at panel. Electrical control system Feature  and  Function:  Electrical  motor  driven  hydraulic  pump  with  manual  pump  as  standby will  supply  hydraulic  to  control  SSV.  Main  function  includes  Remote  ESD,  Fusible  plugs,  low pressure / high pressure sensing, Manual shutdown at panel. Pneumatic control system Feature  and  function:  Pneumatic  driven  hydraulic  pump  with  manual  pump  as  standby  will supply  hydraulic  to  control  SSV.  Main  function  includes  Remote  ESD,  Fusible  plugs,  low pressure / high pressure sensing, Manual shutdown at panel. Solar powered control system Solar powered control system is designed to be used for wellhead control located remote area and desert area. Feature and Function :Energy conservation, Reduce operation expense, Duel power supply, Standard control feature Main function includes RTU shutdown;Fusible plugs;Low pressure/high pressure;Local Manual control http://instrumentationtools.com/basics­of­wellhead­control­panel­whcp/

5/7

24/06/2016

Basics of Wellhead Control Panel (WHCP) Instrumentation Tools

Multi­wellhead Control Panel Each control module is drawable and can be inter­replaceable without any interruption of other well operation. Common module include oil reservoir, Pneumatic hydraulic pump and standby manual pump.

Main function shows as following: Remote RTU shutdown;  Fire fusible plugs protection, Low pressure / high pressure sensing, Manual control at panel. Well Head Control Panel Working Principle It is very common in the oil & gas plant to control its oil or gas well through a wellhead control panel (usually called WHCP). Each well is always equipped with a SCSSV (Surface Controlled Sub­surface  Safety  Valves)  or  usually  it  is  called  as  down  hole  valve  (DHV)  and  a  SSV (Surface  Safety  Valves)  which  is  consist  of  a  Master  Valves  (MV)  and  Wing  Valves  (WV). SCSSV  in  most  application  is  an  on­off  valve  with  hydraulic  actuators.  While  SSV  can  be driven by hydraulic actuator or pneumatic actuator depends on the pressure rating. It is also a need  to  open  or  close  SCSSV  and  SSV  in  sequence  and  accommodate  an  Emergency Shutdown  signal  from  the  systems.  So  what  are  WHCP  and  its  essential  component?  This article tries to explain the WHCP systems in general application and how it works. WHCP systems usually consist of hydraulic reservoir, strainer, hydraulic pumps, accumulator, wellhead  control  module,  and  hydraulic  line  which  are  supply  and  return  to  wellhead  control module. Any other parts except wellhead control module are classified into basic cabinet. Each control  module  is  built  up  dedicated  for  one  well  only.  Therefore  if  there  are  5  well  in  a wellhead platform, then there will be 1 basic cabinet and 5 wellhead control module needed. First part of WHCP is a hydraulic reservoir. This reservoir contains hydraulic fluid in sufficient quantity to operate each wellhead. The size of reservoir is determine through an estimation of hydraulic fluid needed to operate each actuator, possible leakage, distance from the well, and an additional safety factor. Usually the hydraulic reservoir is an atmospheric tank with a flame arrestor venting. To build up a hydraulic header (high or medium pressure) the WHCP utilize a hydraulic pump. In  general  the  SCSSV  will  operate  at  high  pressure  rating  and  SSV  will  operate  at  medium pressure  rating.  Thus  there  will  be  two  hydraulic  headers  at  WHCP  with  its  own  hydraulic pump.  The  hydraulic  pump  can  be  pneumatic  driven  or  electric  driven  depends  on  criticality http://instrumentationtools.com/basics­of­wellhead­control­panel­whcp/

6/7

24/06/2016

Basics of Wellhead Control Panel (WHCP) Instrumentation Tools

and operation area. All hydraulic pump suction will have a strainer to filter the hydraulic fluid from any particulate so that the hydraulic fluid goes to SCSSV or SSV is clean. To make the hydraulic  demand  from  SCSSV  or  SSV  achievable,  the  downstream  of  the  hydraulic  pump (hydraulic  header)  is  equipped  with  an  accumulator.  It  helps  the  hydraulic  pump  to  supply quickly the hydraulic demand. This arrangement (reservoir, hydraulic pumps, and accumulator) usually is called as a hydraulic power pack or a hydraulic power unit. After the hydraulic fluid accumulated at the hydraulic header (both high pressure and medium pressure)  then  it’s  ready  to  supply  each  wellhead  control  module.  Usually  the  line  from hydraulic header to wellhead control module is called a hydraulic supply lines. At this wellhead control module, the sequence and logic to operate the SCSSV and SSV is built up.  The ESD signal mainly also goes to this module. When it needs to open the SCSSV and SSV, it supplies the high pressure or medium pressure hydraulic fluid to the SCSSV and SSV. In case there is a need to close it down, the hydraulic fluid supply will close and the hydraulic fluid will goes to a hydraulic return line through a three way valves selector. This hydraulic return line will goes to the hydraulic reservoir again. From this general explanation we can conclude that the wellhead control panel (WHCP) is a hydraulic system that utilizes a hydraulic power pack and a wellhead control module to perform its task. The output of WHCP is high pressure hydraulic supply and medium hydraulic supply to  operate  SCSSV  and  SSV.  Wellhead  control  panel  is  also  the  interface  between  the  plant control and safety system with the SCSSV and SSV systems. Also Read: Overview of HIPPS System Ads by Google

  ► Hydraulic

  ► Hydraulic S

POSTED BY S BHARADWAJ REDDY Instrumentation Professional Working in a reputed Oil & Gas Company.

http://instrumentationtools.com/basics­of­wellhead­control­panel­whcp/

7/7

View more...

Comments

Copyright ©2017 KUPDF Inc.
SUPPORT KUPDF