12. Оборудование устья скважины

оборудование устья скважины

При бурении скважин могут встретиться неожиданные водо-, газо- или нефтепроявления. При этом невозможно ограничиться, мерами предупреждения выбросов или борьбы с ними посредством применения утяжеленного промывочного раствора. Поэтому устье скважины герметизируется.

Герметизация, или оборудование устья, заключается в установке над устьем скважины оборудования, которое позволило бы в случае необходимости закрыть скважину специальными задвижками, называемыми превентерами, а также вести необходимые работы по дальнейшему углублению скважины или работы, связанные с бурением (спускоподъемные операции бурильных и обсадных труб, цементаж скважины и т. д.).

При проектировании скважины, в которой при бурении возможны водо-, газо- и нефтепроявления, необходимо предусмотреть следующее:

а) Пол буровой вышки должен быть не ниже чем на 2,6 м над уровнем земли.

б) Помещение для грязевых насосов должно быть установлено с учетом направления постоянно дующих ветров, чтобы в случае выбросов не нужно было останавливать моторы насосов во избежание взрыва.

в) На устье скважины должна быть установлена противовыбросовая арматура.

г) Циркуляционная система должна быть проведена под рамным брусом так, чтобы выкидные линии превентера проходили по дну желоба;

д) Выкид из превентера должен иметь ударный ящик из досок толщиной 9 см; удар струи должен быть направлен в чугунную доску.

е) Превентер перед установкой должен быть опрессован на давление 120 ат.

ж) Грязевой насос, выкидные линии, резиновый шланг и квадрат должны быть опрессованы на давление 80 ат.

з) При буровой необходимо предусмотреть установку запасных чанов емкостью не менее полуторного объема скважины и самотечного чана емкостью 15-18 мг со спуском в скважину.

и) Штурвал от превентера должен быть установлен в безопасном и легко доступном месте и должен быть закрыт небольшим навесом со стороны буровой.

к) Выкиды от превентера должны быть из труб диаметром 4"; каждый выкид снабжается аварийной и рабочими задвижками;

л) Во избежание быстрого проедания задвижек выкид из превентера должен быть снабжен батареей штуцеров диаметром ½.

м) Один из выкидов превентера должен быть соединен с грязевым насосом.

На отечественных промыслах нашли применение превентеры двух типов: плашечные и универсальные, или вращающиеся.

Плашечные превентеры

Плашечные превентеры дают возможность перекрыть устье скважины при наличии в ней инструмента, а также при извлеченном инструменте.

плашечный превентор

Превентер 111-2-12 рассчитан на рабочее давление до 100 ат. Состоит он из двух отдельных корпусов II и IV, соединенных между собою крестовиной III. Нижний корпус II имеет глухие плашки из двух половин, которые дают возможность герметизировать устье скважины, когда в ней отсутствуют бурильные трубы. В верхнем корпусе IV имеются такие же плашки, но с полукруглыми вырезами, позволяющими охватывать бурильную трубу в момент закрытия превентера и тем самым предотвращать выброс жидкости или газа из скважины. Верхний и нижний корпусы соединены между собою крестовиной III.

В крестовину ввинчиваются с двух противоположных сторон выкидные трубы для установки задвижек высокого давления и штуцеров. Конструкции верхнего и нижнего корпусов различаются только формой плашек. Корпус представляет собою стальное литье, имеющее внутри камеру с центральным отверстием.

С одной стороны корпуса имеется верхний фланец V, служащий для присоединения к превентеру выкидной циркуляционной трубы, а с противоположной стороны превентера к нижнему корпусу его крепится переводный патрубок, который закреплен на «фланце обсадной колонны.

В корпусе 1 перемещаются плашки 4, которые могут сжиматься и разжиматься посредством двух винтов 3 с левой и правой нарезкой. По бокам плашек имеются вырезы, в которые вставляются полугайки 5, с помощью которых при вращении винта плашки получают продольное перемещение. К плашкам укрепляют резиновые уплотнения 6 посредством шурупов 1. Вращение передается одному винту через выведенный за пределы буровой штурвал 10 с карданным соединением 9. Другому винту вращение передается от первого посредством зубчаток 8. У выхода винтов 3 из корпуса и крышки 2 имеются уплотнения. Пробка-винт служит для регулировки сборки винта, полугайки и плашки. На крышке корпуса смонтирован механизм 11 для регулирования цепной передачи.

Герметизация устья скважины осуществляется с помощью вращающегося патрона, надетого на квадратную штангу и вставленного в корпус превентера. В случае необходимости устье скважины может быть закрыто накидной пробкой, которая вставляется в корпус превентера.

В настоящее время широкое распространение получил превентер АПК-16.

Превентер АПК-16

Автоматический превентер АПК-16 состоит из следующих основных узлов: корпуса с байонетньш замком, вращающегося патрона, самоуплотняющегося пакера для труб, деталей управления превентером.

Уплотнение вокруг квадратной штанги достигается специальным резиновым пакером, самоуплотняющимся от давления в скважине. Пакеры изготовляются под квадратные штанги размером 3", 4", 5" и 6" и позволяют пропускать через них также бурильные трубы с муфтами.

Самоуплотняющийся пакер для труб состоит из уплотняющегося давлением из скважины резинового пакера 8 со спиральной пружиной 9. Пакер герметизирует межтрубное пространство при прохождении через превентер бурильных труб, замковых и муфтовых соединений.

Управление превентера ручное, рычажное. При бурении под давлением корпус превентера устанавливается на устье скважины над плашечными превентерами. Для бурения под давлением предварительно производят следующие работы:

В корпус превентера с квадратной штангой спускают вращающийся патрон, состоящий из корпуса 2, крышки 3, двух шарикоподшипников 4 и 5, втулки 6, плашек под квадрат 7 и самоуплотняющегося пакера 8 для уплотнения бурильных труб.

При прохождении через байонетный замок корпуса превентера вращающийся патрон раздвигает плашки 11, садится в уширенной   части корпуса   на заплечики,   после чего плашки под   действием пружины   10   над   патроном   сходятся   и тем самым препятствуют выбросу патрона во время увеличения давления в скважине, а также удерживают его от проворачивания в корпусе превентера при работе.

Затем открывают полностью плашечные превентеры и приступают к бурению под давлением. Пробурив на длину квадратной штанги, наращивают бурильные трубы в следующем порядке. Повернув квадратную штангу на пол оборота влево, освобождают плашки и поднимают их на замке квадратной штанги над ротором. Наращивают трубы, спускают их вместе с квадратной штангой и плашками 7, скрепленными между собой планками. Плашки, попав в выточку во втулке 6, при вращении вправо заходят шпонкой в запорную скобу этой втулки и тем самым получают возможность вращать ее при работе.

В случае необходимости подъема всего патрона скважину перекрывают плашечным превентером, выдвигают наружу плашки байонетного замка и после этого поднимают патрон на замке квадратной штанги. При посадке патрона в корпус превентера байонетный замок работает автоматически.

Превентер АПК-16 рассчитан на пробное давление 150 ат и рабочее 100 ат. Проходное сечение в корпусе 16", на колонный фланец диаметром 16" или плашечный превентер диаметром 16" устанавливают превентер АПК-16 без переводника, а на колонны 10", 11", 12" 13" и 14" превентер устанавливают с помощью соответствующих переводников.

Обратный клапан

При наличии превентера необходимо также предупредить выброс жидкости или газа через бурильные трубы. Для этой цели применяется обратный клапан, который представляет цилиндрический полый корпус, внутри которого на резьбе устанавливается седло клапана с направлением. Через направление проходит собственно клапан (шток с диском в нижней части), который открывается для жидкости, когда ее прокачивают к забою, и закрывается при давлении на него снизу. Ставят обратный клапан, как правило, в верхней части бурильных труб или в рабочей трубе.

Обвязка колонн

В целях герметизации межтрубного пространства устье скважины оборудуют соответствующим образом. Типовая конструкция обвязки устья одноколонной конструкции скважины. На кондукторе устанавливается короткий патрубок с двумя фланцами; на него ставится переводник, носящий название пьедестала, с которым при помощи резьбы соединяется обсадная колонна.

Более совершенной должна быть признана конструкция обвязок колонн фланцами, соединенными не на резьбе, а на клиньях. При этой конструкции обвязка колонны может быть осуществлена без снятия натяжки с колонны, либо со снятием ее на малую величину. Колонна подвешивается на специальных клиньях, закладываемых между ее наружной поверхностью и переводным фланцем, а для герметизации затрубного пространства сверху клиньев закладывается специальный резиновый пакер. Выступающая над фланцем часть колонны обрезается.

На колонну устанавливается фланец, на котором в дальнейшем монтируется арматура превентера. Устанавливать фланец можно навинчиванием его непосредственно на конец трубы, приваркой его к верхнему концу трубы или ввинчиванием патрубка в муфту трубы с заранее приваренным к патрубку фланцем.

После установки фланца ставят пьедестал, затем превентер и его обвязку. Перед установкой на место превентеры с глухими и трубными плашками, а также крестовины проверяют и в мастерской.

Особое внимание при монтаже обращается на наличие и исправность клингеритовых прокладок во всех лабиринтах; в случае обнаружения дефектов их заменяют новыми. Нижний фланец пьедестала крепится к фланцу на колонне посредством 16 болтов размером 1 1/2"-1 3/4". На верхний фланец пьедестала устанавливают превентер с глухими плашками, предварительно соединенный в мастерской с крестовиной и превентером с трубными плашками. На превентер с трубными плашками устанавливается патрубок в виде воронки с заранее приваренным к нему фланцем. Фланец патрубка крепится к превентеру при помощи 16 шпилек размером имеющихся на превентере. После установки патрубка к нему приваривают 8-10" выкидную трубу для спуска раствора из скважины в циркуляционные желоба и линию для спуска раствора из самотечного чана в скважину. Самотечная линия делается из 3" газовых труб с установкой 3" задвижки.

В обе стороны от крестовика выводятся 4" выкидные линии, на которых ставят штуцеры и задвижки. До штуцеров выкиды изготовляют из бурильных труб, а после штуцеров - из компрессорных труб. К одной из выкидных линий через кованый тройник присоединяют 4" линию от стояка-компенсатора для подкачки раствора в затрубное пространство. На этой линии устанавливается одна сварная 4" задвижка высокого давления.

При выводе выкидных линий от крестовика за пределы буровой необходимо для устойчивости этих линий делать под ними специальные выкладки или деревянные козлы.

От превентера с глухими плашками и превентера с трубными плашками за пределы буровой выводят специальные тяги, на концы которых устанавливают штурвалы. При этом под тяги, так же как и под выкидные трубы, подводят специальные выкладки или козлы для придания тягам устойчивости.

Установленный на скважине превентер должен быть обязательно опрессован со всеми манифольдами и штуцерной батареей не менее чем на 120 ат.

В превентерной установке проверочному расчету должны быть подвергнуты следующие детали: корпус превентера, плашки, тело и фланцы патрубков, соединительные шпильки, торцевая прямоугольная крышка и шпильки, крепящие ее. Рассчитывают эти детали, исходя из величины испытательного давления 150 ат. Кроме этих деталей, следует проверить ходовые винты на продольный и поперечный изгиб, исходя из того соображения, что при закрытии превентера на штурвал ставят двух-трех рабочих и на рукоятки штурвала насаживают трубу. Ориентировочно можно исходить из величины усилия 100 кг, приложенного на радиусе 100 см.

Понравилась эта статья? Поделитесь ею!