1. Назначение, конструкция и принцип действия противыбросового оборудования. 4

Содержание:

Введение................................................................................................... 3

1. Назначение, конструкция и принцип действия противыбросового оборудования........................................................................................... 4

1.1 Противовыбросовое оборудование для бурения скважин............ 4

1.2 Противовыбросовое оборудование для канатных работ............ 11

2. Обвязка устья скважин при бурении................................................... 15

3. Оборудование герметизации устья скважин

при канатных работах........................................................................... 18

Заключение............................................................................................ 21

Список использованной литературы................................................... 23

Введение

Бурение скважины, проведение ремонта скважины сопровождается потенциальной опасностью выброса. Выбросы при бурении возникают из-за снижения гидростатического столба бурового раствора. Выбросы во время проведения ремонтных работ могут возникнуть из-за отсутствия или плохой герметичности сальниковых уплотнений устьевого оборудования. Для предотвращения выбросов в нефтегазовой отрасли прменяют специальное оборудование – противовыбросовое оборудование (превентор).

Ремонт скважин – совокупность последовательного выполнениия операции, связанных с заменой скважинного оборудования или изменением его конструкции и расположения, с интенсификацией добычи, очисткой колонн и другими процессами восстановления дебита, должен как никакой другой вид нефтепромысловой техники обеспечивать безопасность выполнения работы.

Безопасность данных работ обеспечивается качеством превентора, но в то же время простотой эксплуатации, монтажа и обслуживания.

1. Назначение, конструкция и принцип действия противыбросового оборудования.

Оборудование противовыбросовое предназначено для герметизации устья нефтяных и газовых скважин в процессе их строительства и ремонта с целью безопасного ведения работ, предупреждения выбросов и открытых фонтанов, охраны окружающей среды.

1.1. Противовыбросовое оборудование для бурения скважин.

Для бурения выпускают превенторы двух типов: плашечные с гидравлическим и ручным приводом ППГ (рис. 1) и универсальные ПУГ (ри. 2), а также вращающиеся превенторы типа ПВ в комплекте с системой дистанционного пневматического управления, которыми дополняют противовыбросовое оборудование для бурения скважин с применением воздуха, газа и аэрированной жидкости.

а)

1 – гайка; 2 - вал: 3 - шток; 4,14 - крышки; 5 – шпилька; 6,11 - крышки откидные с гидроцилиндром; 7 - корпус превентора; 8 - коллектор распределительный; 9 - уплотнение армированное; 10 - винт: 12 - цилиндр; 13- манжета; 17, 18, 21 - кольцо; 15 – вилка; 16 - втулка; 19 - пробка;

20 - паропровод; 22 - кольцо сальниковое; 23, 25 - пальцы; 24 – ось; А - полость открыти; Б - полость закрытия.

б)

26 – уплотнение плашки; 27 – вкладыш; 28 – корпус плашки; 29 – винт; 36 – поршень; 37 – маслопровод; 38 – гайка.

Рис. 1 - Превентор плашечный гидравлический: а) вид сбоку; б) вид сверху

Плашечный нревентор ППГ состоит из корпуса 7 и крышек 6, 11 с гидроцилиндром. Корпус 7 представляет собой стальную отливку коробчатого сечения, имеющую вертикальное проходное отверстие диаметром 230 мм и горизонтальную сквозную прямоугольную полость, в которой размешаются и движутся плашки. Полость корпуса с обеих сторон закрывается откидными крышками 6 и 11, шарнирно подвешенными на корпусе. Крышки крепятся к корпусу 7 винтами 10. Такая конструкция превенторов позволяет быстро заменять плашки, не снимая превентора с устья бурящейся скважины даже при наличии в ней инструмента.

Плашечные превенторы укомплектовывают следующими плашками: трубными, каждая пара из которых уплотняет трубы определенного размера: глухими, герметизирующими скважин в отсутствие в ней инструмента.

Специальные треугольные выступы на вкладышах трубных плашек обеспечивают принудительное центрирование колонны труб при закрывании превентора. Плашку в собранном виде насаживают на Т-образный паз штока и вставляют в корпус превентора. Каждая плашка перемещается поршнем 16 гидравлического цилиндра 12. От коллектора 8 по масплопроводам 21 и через поворотное ниппельное соединение масло под давлением поступает в гидроцилиндры. Палец 24 служит визуальным указателем положения «Открыто — закрыто» плашек превентора, палец 26 - указателем положения фиксатора плашек. Для фиксации плашек в положении «Закрыто» с помощью ручного привода необходимо вращать штурвалы по часовой стрелке: через вилку 15 вращение передается на вал 2, по которому передвигается гайка 1 с пальцем 26 до упора в шток 3. Полость плашек превенторов в зимнее время при температуре ниже - 5 °С следует обогревать паром, подаваемым в паропровод 20 корпуса превентора через отверстие в нем. Крышка корпуса уплотняется армированным уплотнением 9.

Технические данные плашечного превентора представлены в таблице 1.

Таблица 1. - Технические данные плашечного превентора

Количество управляемых узлов противовыбросового оборудования
Рабочее давление в гидросистеме, МПа
Рабочая жидкость в гидросистеме	Масло всесезонное гидравлическое ВМГ3ТУ38-101470-74
Емкость масляного бака, дм^3
Применяемый в аккумуляторе газ	азот
Давление азота в пневмогидроаккумуляторе без масла, МПа	7.5-8.0
Объём масла в пневмогидроаккумуляторах при давлении в системе 14.0 МПа и давлении азота при заправке 7.5 МПа, дм^3	212,8
Мощность электродвигателя, кВт
Частота вращения электродвигателя, с^-1
Подача номинальная насоса Н32Н ТУ2-053-1733-85 л/мин
Производительность ручного насоса за один двойной ход см^3
Диапазон давлений, устанавливаемый регулирующими клапанами, МПа	1-14,0

Универсальный превентор (рис. 2) герметизирует устье скважины при нахождении в нем бурильной трубы, замка или ведущей трубы.

Рис. 2 - Превентор универсальный гидравлический

1 – крышка; 2 – уплотнитель; 3 – корпус превентора; 4 – плунжер; 5 – трубки для подвода рабочей жидкости; 6 – верхняя запорная камера; 7 – нижняя запорная камера.

Универсальный превентор состоит из корпуса, который сверху закрыт крышкой, плунжера с уплотнительными манжетами, резинового уплотнения, верхней запорной камеры и нижней запорной камеры. К запорным камерам от гидропривода по трубкам подводится рабочая жидкость. Управление универсальным превентором осуществляется дистанционно, от того же пульта, что и плашечными.

Закрытие превентора.

Под давлением жидкости, которая подается в нижнюю запорную камеру, плунжер перемещается вверх. При перемещении вверх, плунжер наклонной поверхностью нажимает на уплотнитель. Уплотнитель деформируется к центру превентора, и плотно прижимается к поверхности бурильного инструмента. В случае отсутствия инструмента в превенторе, уплотнитель полностью перекрывает проходное отверстие.

Открытие превентора.

При подаче жидкости в верхнюю запорную камеру, плунжер опускается вниз. При этом уплотнитель возвращается в исходное положение, и освобождает бурильный инструмент.

В таблице 2 приведены типоразмеры и характеристика уни­версальных превенторов по ГОСТ 26-02-1366-76.

Таблица 2 – Характеристики универсальных превенторов по ГОСТ 20-02-1366-76

Типоразмеры универсальных превенторов	Диаметр проходного отверстия, мм	Рабочее давление, МПа	Изменение диаметра проходного отверстия уплотнителя, мм	Наибольший условный диаметр труб, пропус-каемых с подвеской, мм	Высота, мм, не более	Масса, кг, не более	Рабочий объем гидравлической камерв, дм^3
для закрывания	для открывания
ПУ1-180х210 ПУ1-180х350 ПУ1-180х700 ПУ1-230х350 ПУ1-230х700 ПУ1-280х210 ПУ1-280х350 ПУ1-280х700 ПУ1-350х210 ПУ1-350х350 ПУ1-350-700 ПУ1-425х140 ПУ1-425х210 ПУ1-520х210			180-0 230-0 280-0 350-0 425-10 520-0

1.2. Противовыбросовое оборудование для канатной работы.

Превенторы используемые при подземном ремонте скважин - плашечные превенторы входят в состав устьевого оборудования для канатных работ, имеют ручное или гидравлическое дистанционное управление. Особенностями этих превенторов по сравнению с применяемыми при бурении скважин являются весьма небольшие габариты и надежная герметизация пропускных устройств малого диаметра, в частности проволоки, кабеля, троса. Применяются превенторы отечественного и зарубежного производства. Превентор с ручным управлением (рис. 3). входящий в комплект оборудования ОУГ-80х350, разработан сотрудниками Азинмаша. Герметизация устья скважин с средним буферным давлением обеспечивается превентором с ручным управлением.

Рис. 3 - Превентор ОУГ-80×350 конструкции Азинмаша

Превентор с ручным управлением состоит из корпуса 1, имеющего вертикальный проход диаметром 76 мм, крышек 3, плашек 2, винтов 4 и перепускного клапана 6. Плашки выполнены из пустотелого бронзового цилиндра с привулканизированными уплотнениями. От проворачивания плашки при перемещении ее предусмотрена шпонка 5. Плашки выполнены из пустотелого бронзового цилиндра с привулканизированными уплотнениями. От проворачивания плашки при перемещении ее предусмотрена шпонка 5. На наружной поверхности плашки имеются каналы для передачи давления за плашку, что облегчает ее перемещение и увеличивает прижатие плашек друг к другу при перекрытии устья скважины. Для облегчения открытия превентора под давлением на боковой стенке корпуса установлен перепускной клапан 6, который уравновешивает давление над и под плашками, т е. в скважине и лубрикаторе. Для выравнивания давления необходимо вывернуть пробку перепускного клапана до упора в ограничительный винт. Снизить давление или спустить жидкость из лубрикатора после закрытия плашек превентора можно через спускной вентиль, расположенный на лубрикаторе.

Фирма "Боуэн" выпускает превенторы для канатных работ как с ручным, так и с гидравлическим управлением, с проходным диаметром от 62 до 170 мм, на рабочее давление 21-70 МПа. Уплотнения и прокладки превенторов выдерживают температуру до 230 °С. На рис. 4 показан превентор фирмы "Боуэн" с гидравлическим управлением. Такие превенторы обеспечивают надежное и безопасное управление ими в условиях высоких устьевых давлений.

Рис. 4 - Превентор фирмы "Боуэн", управляемый гидравлически

Гидравлический превентор (рис. 4) состоит из корпуса 1, плашек 2, цилиндров 6, поршней 5, крышек 7, шпинделя 8, перепускного клапана 10, фитингов 11, 12 и соединений 9, 13.

Поршень 5, перемещаясь в цилиндре 6 под действием гидравлического давления, передвигает плашку 2. Гидравлическая жидкость для закрытия или открытия плашек превентора нагнетается в цилиндре через отверстия фитингов 11, 12, расположенные на его внешней стороне, к которым подсоединяются шланги от ручного насоса. Поршень 5 снабжен штоком 4 с присоединенной к нему упорной гайкой 3, обеспечивающей сцепление с плашкой и ее перемещение. Шпиндель 8 обеспечивает надежное закрытие плашек при необходимости, например, в случае выхода из строя гидравлической системы. Открыть плашки можно только при наличии давления в гидравлической системе. Превентор с гидравлическим управлением оснащен уравнительным (перепускным) клапаном 10 стандартного типа, которым оборудованы все без исключения превенторы фирмы "Боуэн".

Необходимая принадлежность гидравлического превентора для дистанционного управления плашками — ручной гидронасос. Давление, необходимое для приведения в действие гидравлического превентора, составляет десятую часть давления на устье скважины, на которой смонтирован превентор. Перед эксплуатацией превентор необходимо осмотреть и убедиться в его работоспособности. Следует проверить размер плашек и их соответствие для проведения работ с тросом или проволокой того или иного размера. Плашки проверяют путем наложения их торцовых поверхностей на применяемый трос или проволоку. В зависимости от применяемого типа плашек вставляют между ними отрезок проволоки (троса), присоединенный к канатному замку. Затем к превентору подключают гидравлический ручной насос и создают давление 0,7—1,4 МПа, но не более, чтобы не выдавить резину плашек. Открыв клапан на превенторе и создав давление в гидросистеме, возвращают плашки в открытое положение и убеждаются в полноте их открытия и выдвижении на равную величину. Все превенторы имеют маркировку, указывающую положение его при монтаже на устье скважины. Следует знать, что в перевернутом положении превентор не обеспечивает герметичности. При эксплуатации превентора необходимо, чтобы плашки находились всегда в крайнем открытом положении во избежание повреждения торцовых поверхностей, благодаря которым обеспечивается уплотнение проволоки или герметичность превентора. Превенторы фирмы "Боуэн" имеют быстросвинчивающиеся соединения с обоих концов для присоединения их к лубрикатору и фонтанной арматуре.

При необходимости используют превентор со сдвоенным комплектом плашек. Этот тип превентора применяют, когда необходимо иметь один комплект плашек в запасе (под малогабаритные трубы). Сменой плашек можно обеспечить герметичное уплотнение либо проволоки, либо троса.

2. Обвязка устья скважин при бурении

Обвязка устья скважин превенторным оборудованием ведется по схемам указанным на рис. 5 и 5.1.

По схеме обвязки устья скважины с двумя превенторами и двумя линиями манифольда (рис. 5 а), на колонной головке устанавливают устьевую крестовину 18, плашечный 5 и универсальный 4 превенторы. К боковым отводам крестовины 18 подсоединяют манифольд превенторной установки, состоящий из двух гидроприводных задвижек 6, установленных непосредственно на крестовине, задвижек 11 с ручным управлением, регулирующего штуцера 16 с отбойной камерой 17, двух быстросменных штуцеров 15, вентилей с манометрами, крестовиков, катушек, тройников и т.д.

Схема обвязки устья скважин с тремя превенторами и двумя линиями манифольда (рис. 5 б) отличается от первой схемы тем, что стволовая часть превенторной установки имеет дополнительный плашечный превентор.

В скважинах, где давление на устье более 35 МПа, а также в глубоких разведочных скважинах устьевая часть установки состоит из двух плашечных превенторов, разделенных друг от друга крестовиком, и универсального превентора (рис. 5 в). Манифольд превенторной установки имеет три струны. Регулирующие штуцеры с отбойной камерой устанавливают на нижней струне, ниже первого плашечного превентора (аналогично схемам, представленным на рисунках 5 а и 5 б, но отлично от схемы на рисунке 5.1, где регулирующие штуцеры установлены на струне, расположенной между двумя плашечными превенторами).

Рис. 5 - Схемы обвязок устья скважин:

а) двухпревенторная с двумя линиями манифольда;

б) трехпревенторная с двумя линиями мачифольда;

в) трехпревенторная с тремя линиями манифольда;

Рис. 5.1 - Схема обвязки устья скважины трехпревенторная с четырьмя линиями манифольда

I—линия глушения; II—колонная головка; III—линия дросселирования; IV— в желоб; V—резервная линия; 1 —установка гидравлического управления; 2— разъемный желоб; 3 — фланцевая катушка; 4 — универсальный превентор; 5 — плашечный превентор; 6 —гидроприводная прямоточная задвижка; 7 — отсекатель; 8 — напорная труба; 9— фланец под манометр; 10 — запорное устройство и разделитель к манометру; 11 — прямоточная
задвижка; 12 — тройник; 1З — быстроразъемное соединение; 14 -крестовина; 15 — быстросменный штуцер; 16 —регулирующий штуцер; 17 — отбойная камера; 18— устьевая крестовина.

3. Оборудование герметизации устья скважин при канатных работах.

Оборудование для герметизации устья при работах со скважинными клапанами (рис. 6). Оборудование включает трехсекциониый лубрикатор 1, узел уплотнителя проволоки, превентор 2 с ручным управлением, направляющий для проволоки ролик 3, индикатор натяжения проволоки 4. Длина секций лубрикатора подбирается таким образом, чтобы, сборка из двух секций обеспечивала размещение комплекта скважинного инструмента при нормальных условиях работы, а сборка из трех секций — размещение аварийного комплекта инструмента. На нижней секции лубрикатора установлен разрядный клапан с манометром, предназначенный для разряжения давления в лубрикаторе перед его демонтажом. Оборудование на устье скважины устанавливают с помощью трубной телескопической мачты с пеньковой талевой системой. Мачта крепится к устьевой арматуре цепной стяжкой. В этом оборудовании так же, как и в лубрикаторе для гидродинамических исследований контактный уплотнитель регулируется вручную нажимной гайкой.

Отечественной промышленностью освоено производство оборудования типа ОУП-100Х350 с указанным уплотнителем (табл. 3). В этом оборудовании дистанционное гидравлическое управление имеет также и превентор. Оборудование комплектуется станцией управления, содержащей насос с ручным приводом, бак для рабочей жидкости, аппаратуру распределения и контроля.

Табл. 3 - Техническая характеристика оборудования

Заключение

На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы.

Противовыбросовое оборудование (ОП) представляет собой комплекс, состоящий из сборки превенторов, манифольда и гидравлического управления превенторами, предназначенный для управления проявляющей скважиной с целью обеспечения безопасных условий труда персонала, предотвращения открытых фонтанов и охраны окружающей среды от загрязнения в умеренном и холодном макроклиматических районах.

Благодаря оптимальной комплектации, улучшенной конструкции и меньшей массе превенторов облегчается транспортировка, монтаж, техническое обслуживание и ремонт, улучшается качество работы данного противовыбросового оборудования, снижается время на проведение этих работ и финансовые затраты.

Противовыбросовое оборудование является необходимым элементом современной буровой установки и комплекса наземного оборудования для канатной работы. Поэтому вполне естественным является то, что обеспечение безопасного и безаварийного ведения буровых и ремонтных работ возможно при дальнейшем совершенствовании превенторных установок.

В настоящее время интенсификация процесса бурения и увеличение глубины бурящихся скважин т.е. увеличение ожидаемого пластового давления, привело к значительному росту требований, предъявляемых противовыбросовому оборудованию. Неправильный выбор превенторной установки и ее состава может привести к непоправимым последствиям, связанным с открытым фонтанированием нефти и газа, что потребует длительных и сложных аварийных работ и огромных капитальных вложений.

В нормальных условиях бурения противовыбросовое оборудование работает непродолжительное время. Если в аварийной обстановке в узлах ПВО наблюдаются пропуски жидкости, то это значит, что противовыбросовое оборудование не выдерживает режима фонтанирования.

Не менее ответственную роль играет фонтанное оборудование, которое рассчитывают на длительную безостановочную работу при больших давлениях и высоких температурах. Вопросам надежности фонтанной арматуры уделяется большое внимание.

От состояния устьевого оборудования, взаимозаменяемости его основных узлов во многом зависит быстрота закрытия открытого фонтана, что снижает общие затраты на ликвидацию аварии.

Список использованной литературы

1. Освоение и ремонт нефтяных и газовых скважин под давлением /

Ю.В. Зайцев, А.А. Даниельянц, А.В. Круткин, А.В. Ромзанов, М., Недра, 1982;

2. Нефтегазопромысловое оборудование / В.Н. Ивановский, В.И. Дарищев, В.С. Каштанов, И.А. Мерициди, Н.М. Николаев, С.С. Пекин, А.А. Сабиров, М., «ЦентрЛитНефтеГаз», 2006;

3. Предотвращение выбросов / Гоинс У.К., Шеффилд Р., M., Недра, 1987

4. Оборудование буровое, противовыбросовое и устьевое / Абубакиров В.Ф., Архангельский В.Л., Буримов Ю.Г., Гноевых А.Н., М., Недра, 2007

5. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учебник для вузов / Булатов А.И., Прселков Ю.М., Шаманов С.А., М., Недра, 2003

6. Справочное пособие по противовыбросовому оборудованию скважин / Гульянц Г.М., М., Недра, 1983

7. Противовыбросовое оборудование скважин, стойкое к сероводороду / Гульянц Г.М., М., Недра, 1991

Дата добавления: 2015-08-29