3 Палубное испытательное оборудование на морских платформах. Назначение основных узлов и элементов

Стандартный комплект испытательного оборудования включает:

- фонтанное оборудование устья скважины

- предохранительный клапан

- песочные фильтры

- штуцерный манифольд

- система аварийного отключения

- теплообменник

- сепаратор

- герметичная вертикальная мерная ёмкость

- перекачивающий насос

- нефтяной и газовый манифольды

- горелки и стрелы-манипуляторы.

Фонтанная арматура размещена непосредственно вверху скважины и является первым компонентом оборудования, через который проходит жидкость из скважины. Обеспечивая перенос жидких фракций из скважины/в скважину, она выполняет пять основных функций:

- удерживает вес испытательной колонны

-обеспечивает спуско-подъемное (возвратно-поступательное) перемещение испытательной колонны. При наличии вертлюга возможно вращение испытательной колонны. Потребность в установке вертлюга определяется типом используемого скважинного испытательного оборудования. Некоторые из применяемых испытательных приспособлений работают при возвратно-поступательном их перемещении в скважине, некоторые при вращательном, а часть приспособлений при сочетании обоих видов перемещений;

- управляет потоком из скважины при помощи фонтанной задвижки;- обеспечивает подсоединение к линии глушения скважины, с тем, чтобы ее можно было заглушить по завершении испытаний, или в случае аварийных ситуаций. Линия глушения крайне важна для управления давлением в скважине. Управление давлением необходимо при извлечении испытательной колонны из скважины по завершении испытаний и является очень важным элементом обеспечения безопасности. Например, при чрезмерной высоком скважинном давлении, инструментальная колонна может бытьизвлечена через пол буровой вышки;

- позволяет спускать в скважину инструмент через буферную задвижку

Коллектор сбора данных используется для подсоединения приборов и датчиков, обеспечивающих регистрацию данных, после штуцерного манифольда. Стандартный коллектор сбора данных включает в себя от четырех до шести портов для подключения манометров и других измерительных датчиков.

Штуцерный манифольд предназначен для регулирования потока жидкости из скважины за счет уменьшения напорного давления и обеспечения постоянного значения дебита в технологическое наземное оборудование. При испытании скважины, на манифольде должно быть достигнуто критическое значение потока (при котором величина давления за штуцером составляет примерно половину входного давления). При критическом значении потока изменения давления и дебита за манифольдом не оказывают влияния на давление и дебит в стволе скважины. Штуцерный манифольд состоит из задвижек и арматуры, скомпонованных для направления потока в одну из двух штуцерных коробок. Одна коробка является штуцером с переменным сечением, вторая с постоянным. Установка штуцера с постоянным сечением выполняется вворачиванием откалиброванной пробки штуцера. Размеры отверстия пробки имеют обычно градуировку в 1/64 д. (0,4 мм), что позволяет обеспечить параметры потока, указанные для конечной стадии испытания. Штуцер с постоянным сечением может заменяться в процессе эксплуатации во время прохождения потока через штуцерную коробку с изменяемым сечением. Изменяемый штуцер имеет проходное сечение с изменяемой геометрией, которая может легко меняться без необходимости изолирования (перекрывания) штуцерной коробки. Для случаев, когда известны размеры проходного сечения и давление перед элементом при критическом значении расхода, можно определить параметры потока во время промывки скважины.

Теплообменники, обычно называемые нагревателями, служат для повышения температуры скважинной жидкости для предупреждения образования гидратов, снижения вязкости и разложения эмульсии с целью облегчения сепарации нефти и воды. Типы нагревателей и их применение Нагреватели используются практически на всех этапах добычи и переработки нефти. Они различны по своим габаритам и сложности (от простых ёмкостей, заполненных горячей водой, до сложных крекинговых печей на нефтеперерабатывающих предприятиях). Нагреватели обычно подразделяются на установки прямого и непрямого нагрева. В обогревателях прямого нагрева подогреваемая жидкость протекает по трубкам, размещенным в коробе, находящемся под непосредственным воздействием открытого огня. Бойлерный котел является примером нагревателя прямого действия. В нефтяной промышленности использование нагревателей прямого действия имеет ряд ограничений. В нагревателях непрямого действия подогреваемая жидкость из скважины протекает через змеевик, помещенный в ёмкость с горячей водой. Нагрев воды осуществляется от теплового источника (дизельной печи). Предупреждение образования гидрата Природный газ содержит водяной пар. При определенных условиях протекания жидкости через штуцер происходит ее расширение с понижением температуры потока и соответственно образованием гидрата.

Замерные сепараторы являются элементами оборудования многоцелевого назначения, используемые для отделения, замера расходов и исследования образцов всех фаз жидкости, притекающей к скважине. В связи с тем, что замерные сепараторы используются на разведочных скважинах с неизвестными фазами, они должны быть в состоянии обеспечить обработку широкого спектра скважинной жидкости, таких как газ, газоконденсат, легкие фракции, сырая нефть и вспенивающаяся нефть, а также нефть, содержащую воду и примеси, такие как буровой раствор или твердые частицы.

Нефть, обработанная в сепараторе, может быть подана через нефтяной

манифольд в мерную ёмкость, производственный трубопровод или на горелку в зависимости от условий испытания. Манифольд обычно оборудуется пятью 2-дюймовыми шаровыми клапанами. Поток из мерной ёмкости с помощью перекачивающих насосов направляется в нефтяной манифольд. Насосы создают давление, обеспечивающее подачу потока продукта в горелку или его повторную закачку в трубопровод. При использовании герметичной вертикальной мерной ёмкости манифольд

выполняет ту же задачу . В целом, манифольд направляет в непрерывном режиме поток из сепаратора на горелку или в трубопровод. Вне зависимости от преобладающего направления ветра, в процессе испытаний морских скважин обычно задействуют две горелки. С помощью нефтяного манифольда можно направлять поток в горелки по левому или правому борту платформы, в зависимости от направления ветра, без приостановки испытаний. Газовый манифольд выполняет те же функции. Газ из сепаратора с помощью газового манифольда направляется в одну из горелок в зависимости от преобладающего (в момент проведения испытаний) направления ветра.

Атмосферная мерная ёмкость и герметичная вертикальная мерная ёмкость представляют собой одно из средств замера значений потока жидкости из сепаратора. Герметичная вертикальная мерная ёмкость может также использоваться в качестве сепаратора второй ступени. Использование герметичной мерной ёмкости является обязательным условием при выполнении работ на морских скважинах и при наличии H2S. Атмосферные мерные ёмкости позволяют с точностью определить коэффициент усадки посредством замера изменения объема нефти под воздействием атмосферного давления (на большие объемы продукта); то же самое относится и к работе герметичной мерной ёмкости при атмосферном давлении. Герметичная вертикальная мерная ёмкость Герметичная вертикальная мерная ёмкость представляет собой ёмкость,

работающую под давлением в несколько бар, используемую для замера потока жидкости и получения точного коэффициента усадки и поправочного коэффициента жидкостных расходомеров. Существует два типа герметичныхвертикальных мерных ёмкостей:

- ёмкость с одним отделением (отсеком);

- ёмкость с двумя отделениями, что позволяет опорожнять один отсек (с

помощью перекачивающих насосов) с одновременным заполнением второго.

Мерная ёмкость атмосферного давления представляет собой емкость без наддува, используемую для замеров в системах с малой подачей жидкости или калибровки расходомеров непрямого или объемного типа. Она имеет два отсека, один из которых может опоражниваться с помощью перекачивающих насосов с одновременным заполнением второго отсека. Расчет изменений объема жидкости (в зависимости от физических габаритов ёмкости) осуществляется по стеклянному смотровому уровнемеру .

Перекачивающий насос, подсоединенный к выпуску мерной ёмкости,

используется для опорожнения одной из секций ёмкости во время заполнения другой. Большинство насосов являются электрическими, хотя возможна комплектация систем и дизельными насосами. Для повторного инжектирования нефти из сепаратора в существующие трубопроводы используются высокопроизводительные перекачивающие насосы высокого давления. Еще одной сферой применения перекачивающего насоса является нагнетание давления, в тех случаях, когда его значение недостаточно для распыления в горелке.

Горелки обеспечивают эффективную утилизацию нефти, полученной на

поверхности в процессе проведения испытаний морских скважин; сжигание позволяет избежать проблем, связанных с необходимостью хранения нефти и загрязнением окружающей среды. Для ограничения теплового воздействия на буровые установки, горелки обычно монтируются на стрелах, длиной от 60 до 85 футов (18-26 метров), которые позволяют размещать эти горелки на значительном удалении от буровых установок.