
- •Розділ 7
- •7. 1 Основні поняття і визначення
- •7.2 Тиск в свердловині і навколостовбурному просторі
- •Гірський (геостатичний) тиск, Ргс – тиск, обумовлений вагою вищезалягаючих гірських порід
- •Гідростатичний тиск. Тиск в свердловині, що створюється стовпом бурового розчину, називається гідростатичним Ргст, і може бути визначено з виразу
- •Поровий тиск - це тиск, що створюється флюїдом (вода, газ, нафта або їх суміш) на стінки пор гірської породи.
- •Якщо диференціальний тиск менше 0, то такий процес називається бурінням з депресією на пласт.
- •Тиск гідророзриву породи, Ргр– тиск в свердловині (Рс − гідростатичний плюс гідродинамічний, динамічний), при якому відбувається розрив масиву породи і утворення в ній штучних тріщин.
- •− Глина з прошарками пісковиків 0,33-0,4
- •7.3.1 Осипання та обвалювання стінок свердловини
- •Основні причини осипань та обвалювань стінок свердловини:
- •Характерними ознаками осипань і обвалювання порід є:
- •Негативні наслідки від осипань і обвалювання порід наступні:
- •Очевидно, що для попередження нестійкості стінок свердловини, необхідно понизити вплив чинників, що приводять до цього.
- •Ліквідація осипань і обвалювань порід:
- •7.3.2 Ускладнення при бурінні вічномерзлих порід
- •7.3.3 Звуження стовбура свердловини
- •Причини звуження стовбура свердловини:
- •Ознаками звуження стовбура свердловини є:
- •Негативні наслідки від звуження стовбура свердловини:
- •Заходи попередження звуження стовбура свердловини
- •7.3.4 Особливості буріння в сольових відкладеннях
- •Для попередження ускладнень, пов'язаних з пластичною текучістю солей, необхідно:
- •Ліквідація звуження стовбура свердловини
- •7.3.5 Жолобоутворення
- •Характерні ознаки:
- •Наслідки:
- •Заходи щодо попередження жолобоутворення наступні:
- •7.4 Поглинання бурового розчину
- •Під поглинанням розуміються неконтрольований процес відтоку розчину в природні або штучно створені канали у стінках свердловини.
- •Основні ознаки поглинання наступні:
- •По інтенсивності поглинання підрозділяються на:
- •Негативні наслідки від поглинання:
- •7.4. 1 Методи дослідження поглинаючих горизонтів
- •Геофізичні методи дослідження поглинаючих горизонтів
- •Гідродинамічні методи дослідження поглинаючих горизонтів
- •Прямі методи дослідження поглинаючих горизонтів
- •7.4.2 Попередження поглинань
- •7.4.3 Ліквідація поглинань
- •Ліквідація поглинань за допомогою тампонажних сумішей
- •Способи доставки тампонажних сумішей в зону поглинання
- •Технічні засоби, використовувані для підвищення ефективності тампонажних робіт
- •Ліквідація поглинань за допомогою вибуху
- •7.5 Газонафтоводопрояви
- •7.5.1 Причини флюїдопроявів
- •(З часом) на випадок осідання твердої фази розчину
- •Меншою густиною, ніж густина бурового розчину
- •І в'язкої (в, г) рідин при переміщенні колони труб у свердловині
- •7.5.2 Поведінка газу в буровому розчині
- •7.5.3 Основні ознаки гнвп
- •7.5.4 Попередження газонафтоводопроявів
- •7.6 Обладнання устя свердловини
- •7.6.1 Колонні головки
- •7.6.2 Схеми монтажу оп
- •7.6.3 Превентори
- •7.6.3.1 Плашковий превентор
- •9 10 1−Корпус;2−ущільнення кришки;3−гвинт;4−бокова кришка превентора;5−привідний гідроциліндр;
- •6−Поршень; 7,8−маслопроводи; 9−гумове ущільнення плашки;10−корпус плашки;11−шток
- •7.6.3.2 Універсальний превентор
- •1−Кришка; 2−ущільнювач; 3−корпус; 4−плунжер;5−ущільнювана манжета;6−внутрішня направляюча втулка
- •7.6.3.3 Обертовий превентор (дивертер)
- •7.6.3.4 Внутрішньо-свердловинні перекриваючі пристрої
- •1− Пружина; 2−диск ущільнення клапана; 3− клапан; 4− корпус;
- •7.6.4 Циркуляційна хрестовина
- •7.7 Маніфольд
- •1 − Зворотний клапан; 2 − дросель з гідроприводом; 3 − датчик тиску; 4 − манометр;
- •5 − Буферний резервуар; 6 − засувка з ручним приводом; 7 − дросель з ручним приводом;
- •8 − Хрестовина; 9 − корінна засувка з гідроприводом
- •Дросель з дистанційним управлінням
- •1 − Труба для відведення газу;2 − відбивач; 3 − кожух верхній;4 − тарілка; 5 − кожух нижній;
- •6 − Днище; 7 − фланець глухий; 8 − кран;9 − труба;10 − фланець
- •7.8 Керування оп
- •7.9 Запобігання газонафтоводопроявам і відкритому фонтануванню свердловин
- •При перфорації, освоєнні і дослідженні свердловин та геофізичних роботах
- •7.9.8 При бурінні, спо, промиванні та інших технологічних процесах з метою запобігання газонафтоводопроявам і відкритому фонтануванню свердловин необхідно враховувати ще й наступне:
- •Свердловини з глибини 3500м з відкритим устям
- •7.10 Дії бурової бригади при проявах
- •7.11 Методи ліквідації проявів
- •7.11.1 Загальні принципи
- •7.11.2 Закриття свердловини
- •7.11.2.1 При бурінні свердловини
- •7.11.3 Спостереження за тиском закритої свердловини
- •Свердловини (випадок припливу газу із пласта з доброю проникністю)
- •7.11.4 Перші розрахунки після виникнення прояву флюїду
- •Вимірювання Рбк1 у разі наявності зворотного клапана в колоні труб
- •Оцінка ризику гідророзриву пласта при закритті свердловини
- •Визначення запасу безпеки Ррепр
- •Основний принцип управління свердловиною
- •Основи створення вибійного тиску Рвиб
- •Основи управління вибійним тиском Рвиб
- •Прийоми управління флюїдопроявом
- •Циркуляція при сталому режимі роботи насосів
- •Зупинка циркуляції
- •Тиск нагнітання насосів
- •7.11.5 Характеристика методів глушіння проявів
- •Метод бурильника
- •А) Відновлення циркуляції
- •Б) Видалення газу з свердловини
- •Тиск в кільцевому просторі Ркп в процесі вимивання газу
- •В) Нагнітання бурового розчину з необхідною густиною
1 − Труба для відведення газу;2 − відбивач; 3 − кожух верхній;4 − тарілка; 5 − кожух нижній;
6 − Днище; 7 − фланець глухий; 8 − кран;9 − труба;10 − фланець
Рисунок 7.35 − Сепаратор
Гаситель потоку (рисунок 7.36) призначений для гасіння енергії потоку рідини із свердловини після дроселювання.
Гаситель потоку складається із корпуса 4, стакана 2, відбивача 5, трьох гайок 1, ущільнювальних кілець 3, 6.
Рисунок 7.36 − Гаситель потоку
Клапан зворотний ( рисунок 7.37) призначений для відсікання зворотного потоку рідини із свердловини при її глушінні на цементувальний агрегат або бурові насоси.
Клапан зворотний складається із корпуса 1, кришки 2, втулки направляючої 3, кульки 5, що притискується до сідла 8 пружиною 4, простір між корпусом і сідлом ущільнюється за допомогою ущільнювального кільця 6 та захисного 7.
Рисунок 7.37 − Клапан зворотний
7.8 Керування оп
Керування превенторами повинно бути дистанційним і гідравлічним та продубльоване ручним приводом. Кожний превентор потребує окремого керування для відкриття і окремого – для закриття.
Для керування превенторами і гідравлічними засувками використовуються гідравлічні системи (наприклад − CH6U-76, ГУП-100 Бр-1 і ГУП-100 Бр-2), в які входять основний і допоміжний пульти.
Розглянемо роботу гідравлічної системи керування на прикладі CH6U-76
► Гідравлічне управління CH6U-76 (Румунія) призначене для утворення, акумулювання і розподілу гідравлічної енергії для незалежного приводу шести пристроїв противикидного обаднання: універсального превентора, трьох плашкових превенторів і двох гідропривідних засувок.
► Основні вузли гідравлічного управління CH6U-76:
• група тиску GPU-320/76 (основний пульт управління);
• пульт управління P6U (допоміжній пульт управління);
• комплект трубопроводів.
Основний пульт управління призначений для керування комплексом ОП.
Усі вузли пульта змонтовані на загальній рамі і являють собою компактний габаритний транспортабельний блок, який встановлюється на відстані не менше 15 м від гирла свердловини у зручному і безпечному місці, але не менше як 3 м від маніфольда ОП.
В основний пульт управління входять такі основні вузли:
• резервуар (бак);
• насос (плунжерний);
• ручний привод (через плунжерний насос);
• електроконтактний манометр;
• гідропневматичний акумулятор;
• розподільники.
Резервуар (бак) вміщує необхідну для роботи системи рідину. Об'єм резервуара має дорівнювати подвійному об'єму рідини, необхідної для зарядження акумуляторів. Як рідину використовують мінеральні мастила або воду з антикорозійними домішками.
Насос застосовують для нагнітання рідини з резервуара в гідропневматичний акумулятор (батарею акумуляторів) для досягнення робочих значень тиску.
Примітка: В гідравлічну систему управління може входити ціла батарея гідропневмоакумуляторів, яка представлена балонами високого тиску, заповненими під тиском газом і рідиною, та розділені гумовотканевою діафрагмою.
Система гідравлічного керування ОП для підвищення надійності оснащується трьома приводами — джерелами енергії (для роботи насоса):
− від електродвигуна — основний привод;
− від пневмосистеми керування бурової установки (через пневмоприводні прямодіючі насоси) — резервний привод;
− ручний привод (через плунжерний насос) — аварійний.
Гідропневматичний акумулятор АВ-320 призначений для акумулювання (накопичення) гідравлічної енергії, шляхом стиснення азотної подушки при нагнітанні масла.
Він дозволяє:
• зменшити час на операції «закриття—відкриття» превенторів і засувок маніфольда;
• забезпечити роботу установки при відключенні електроенергії на буровій.
Гідропневматичний акумулятор АВ-320 (рисунок 7.38) складається із корпуса сферичної форми 4, виготовленого із легованої сталі, закритого зверху кришкою 3 і знизу фланцем 6. Через трійник 1 і вентиль 2 акумулятор заповнюється азотом до тиску 6 МПа. Для збереження стисненого азоту і забезпечення повного витікання масла акумулятор має розділюючу гумову діафрагму 5, що розділяє газове середовище від рідини.
Рисунок 7.38 − Гідропневматичний акумулятор АВ-320
Плунжерний насос усмоктує робочу рідину (масло) із масляного бака і через трійник із зворотним клапаном нагнітає її в гідропневмоакумулятор, де при цьому стискається азотна подушка до заданого тиску. Коли тиск у гідропневмоакумуляторі досягне величини заданого тиску (залежить від типу гідропневмоакумулятора), електроконтактний манометр вимикає електродвигун приводу плунжерного насоса.
Розширюючись, азотна подушка подає робочу рідину із гідропневмоакумулятора до чотириходових розподільників.
Розподільники служать для оперативного керування превенторами і засувками, подаючи робочу рідину в камери закриття чи превенторів та засувок, одночасно забезпечуючи повернення її в бак.
ОП має постійно бути в режимі оперативної готовності. При цьому рукоятки розподільників основного і допоміжного пультів превенторів знаходяться у положенні «відкрито», а засувок — у положенні «закрито», електроживлення увімкнуте. у гідравлічній системі підтримується робочий тиск.
При падінні тиску у гідравлічній системі, електроконтактний манометр вмикає електродвигун приводу плунжерного насоса, який знову нагнітає рідину в гідропневмоакумулятор, підтримуючи робочий тиск.
У зарубіжній практиці управління ОП може здійснюватись з допомогою дистанційного пульта, який входить до складу загальної гідравлічної системи управління. Він закриває кожний превентор через систему трубопроводів і розподільні клапани дистанційного управління.
Система нагнітання гідроакумулятора повинна включати пристрій автоматичного відключення насоса при досягненні в ній номінального робочого тиску.
Запобіжний клапан запобігає появі надлишкового тиску у системі гідравлічного управління у випадку, коли несправний або неправильно відрегульований електроконтактний манометр або тиск із свердловини через негерметичні ущільнення розповсюджується у гідравлічне управління.
Запобіжний клапан (рисунок 7.39) складається із корпуса 5, верхньої кришки 1, нижньої кришки 10, клапана 9, поршня 7, пружин 2, 3, 8, опори пружини 6, контргайки 4, вушка 11.
Рисунок 7.39 − Запобіжний клапан
У випадку, коли тиск у трубопроводі, приєднаному до нижнього отвору І, перевищує 15 МПа, поршень 7 через опору 6 стискає пружини 2 і 3, при цьому масло через отвір Е стікає у масляний бак.
Регулювання тиску, при котрому спрацьовує клапан, здійснюється шляхом закручування (викручування) верхньої кришки 1. Після регулювання кришка затискається контргайкою 4 і пломбується пломбою 12.
Для регулювання тиску, необхідного для приводу універсального превентора при проходженні через нього бурильних труб під тиском, у схемі передбачено компенсуючий клапан.
Він забезпечує регулювання тиску, що подасться для приводу універсального превентора, а також для підтримання відрегульованої величини тиску постійною, незалежно від зміни об'ємів камер закриття − відкриття при проходженні через превентор замка бурильної колони.
Компенсуючий клапан (рисунок 7.40) складається із таких основних деталей, корпуса 1, кришок 6, 13, штурвала 8. гвинта 9, пружин 2, 7, втулки 3, випускного клапана 5, впускного клапана 4, втулки з різзю 11, втулки регулювання 12.
До отвору N приєднується трубопровід живлення, по якому подається масло під тиском, отвір S з'єднується трубопроводом з баком, отвір Е - з камерою закриття превентора.
Для приводу в дію клапана необхідно викрутити бол 10, заповнити порожнину кришки 6 трансформаторним маслом. За допомогою штурвала 8 максимально вкрутити шток 9 в кришку 6 і викрутити в вихідне положення.
Компенсуючий клапан вмикається розподільником на основному пульті (групі тиску). Нормальне положення розподілювача - вимкнуто.
Рисунок 7.40 − Компенсуючий клапан
Тиск на виході із отвору Е регулюється штурвалом 8, котрий за допомогою штока 9 стискає пружину 7. Коли шток 9 повністю вкручений в кришку 6 (пружина 7 максимально стиснута), тиск в отворі Е буде максимальним, а коли шток 9 повністю викручений, тиск в отворі Е буде мінімальний.
У момент, коли замок бурильної колони входить в ущільнювач універсального превентора, об'єм камери закриття зменшується і тиск в отворі Е збільшується, випускний клапан 5 під дією тиску піднімається, стискаючи пружину 7 і відходить від впускного клапана 4, якому не дає підніматися вверх нижнє сідло втулки 3. У цьому положенні клапан випускає надлишок рідини із камери закриття превентора через отвір Е і нагнітає її в бак через отвір S доки, поки тиск не стане рівним відрегульованому.
Коли замок бурильної колони виходить із ущільнювача універсального превентора, камера закриття універсального превентора збільшується і тиск в отворі Е падає. Впускний клапан 4 притискається вниз пружиною 7 і за допомогою випускного клапана 5 відходить від нижнього сідла втулки 3. При цьому клапан впускає масло із акумулятора через отвір N і нагнітає його в превентор через отвір Е, поповнюючи об'єм камери закриття до того часу, поки тиск не стане рівним відрегульованому.
Допоміжний пульт призначений для оперативного управління комплексом ОП і встановлюється безпосередньо біля робочого місця бурильника.
Він вмикається у режим оперативної готовності при розкритті продуктивних і газонафтоводопроявлюючих пластів, та складається з корпусу, двох розподільників, регулюючого клапана, фільтра, манометрів, блокувального циліндра і трубопроводів. З пульта здійснюють закриття двох плашкових превенторів, відкриття засувок маніфольда, закриття і відкриття універсального превентора.
Він вмикається у режим оперативної готовності при розкритті продуктивних і газонафтоводопроявлюючих пластів.
Як основний так і допоміжний пульти управління приєднані до превенторів та засувок за допомогою маніфольда (трубопроводів), який забезпечує підведення робочої рідини для їх відкриття і закриття.
Трубопроводи виготовлені з безшовних сталевих труб із робочим тиском до 35 МПа.
Ручний привід використовують як аварійний для закриття плашкових превенторів у випадку відсутності електроенергії при розрядженому акумуляторі, а також для фіксації у закритому положенні плашок.
Штурвали для ручної фіксації плашок превенторів повинні бути встановлені в легкодоступному місці, мати укриття і вибухобезпечне освітлення. На стінці укриття повинні бути нанесені стрілки напрямку обертання штурвалів, контрольні мітки і кількість обертів, необхідних для закриття превентера, порядковий номер кожного превентора знизу вверх, тип та розмір плашок. На засувці перед дроселем повинна бути закріплена табличка з зазначенням допустимого тиску для гирла свердловини, допустимого тиску для найслабкішої ділянки свердловини і густини розчину, за якою цей тиск визначений.