§ 1. Схема превенторной установки

При бурении разведочных (а в ряде случаев и эксплуатацион­ных) скважин на месторождениях с предполагаемым высоким пластовым давлением во избежание выбросов газа и' нефти устье оборудуется устройствами для его герметизации, называе­мыми превенторной установкой.

Эта установка (рис. XII. 1) состоит из превенторов 1, 2 (плашечных, вращающихся или универсальных) и арматуры высокого давления 3 и 4. Обвязка превенторов (манифольд) 5, 6, 7, 8 предназначена для управления скважиной при газо­проявлениях путем воздействия на пласт закачкой раствора и созданием противодавления на пласт.

Манифольд имеет два выкида: рабочий и аварийный. Рабо­чий выкид предназначен для всех операций управления сква­жиной, а аварийный применяется в случае неисправности рабо­чего выкида. При отсутствии электроэнергии или при разря­женных гидравлических аккумуляторах используется ручной привод для управления плашечными превенторами.

От насосных агрегатов

От насосных т

агрегатов "А

■JMWb-r

Сброс

Рис. XII. 1. Схема оборудования устья скважины превен­торами

В амбар

ytxjl_

^-От буровых

•ч&иЗ&к

Рис. XII.2. Превенторная установка с системой управления

Оборудование для герметизацйи устья устанавливается на фланец колонной головки промежуточной колонны, спущенной до начала бурения следующего интервала скважины. Выброс нефти и газа может начаться очень быстро и протекает весьма интенсивно, что может привести к гибели скважины и обору­дования. С помощью превенторов можно быстро предотвратить начало выброса и осуществить необходимые работы в скважине (бурение, спуск и подъем, цементирование и геофизические ра­боты) .

Превенторная установка должна обладать большой надеж­ностью, а ее система управления должна действовать быстро. Для этого управление преве*нторов дублированное — гидропнев­матическое, осуществляемое с пульта, и ручное 10.

На рис. XII.2 показана схема превенторной установки с си­стемой управления. Эта установка 3 связана с циркуляционной системой буровой установки трубопроводами 4 и имеет пульт гидроуправления у поста бурильщика 2 и дистанционный 5, а также дистанционное ручное управление 1.

§ 2. Устройство и принцип работы превенторов

Установка превенторов (рис. XII.3) состоит из универсального превентора 3, двух однорядных плашечных превенторов 1 и 2₃ одной крестовины 7, верхнего фланца 4 и колонного фланца 8.

Универсальный превентор предназначен для герметизации устья скважины вокруг любой части бурильной колонны (рабо­чей трубы, бурильной ч трубы, замка, сложного сечения, т. е. труба — замок) и полного перекрытия скважины при отсут­ствии в ней бурильной колонны. Он допускает расхаживание, проворачивание и протаскивание бурильной колонны.

Входящие в установку два плашечных превентора 1 и 2 сое­диняются между собой болтами 5. В процессе бурения сква­жины в зависимости от условий бурения и принятых в данном районе правил и норм проводки скважины возможны различ­ные варианты установки плашек в превенторы 1 и 2.

Установка двух превенторов позволяет менять плашку в верхнем превенторе 2 при давлении в скважине.

Верхний превентор 2 обычно является рабочим, а ниж­ний 1 — аварийным. Подача масла под давлением от гидро­управления к гидроцилиндрам превенторов производится по стальным трубам.

К торцу нижнего превентора 1 крепится крестовина 7, к ко­торой присоединяется манифольд. Присоединительные торцы превенторов и крестовины уплотняются при помощи металли­ческих колец 6.

Плашечный превентор предназначен для герметизации устья бурящейся скважины с целью предупреждения выброса. Он со­стоит (рис. XII.4) из корпуса 2, внутри которого перемещаются

плашки и крышек с гидроцилиндрами 1, 5. Корпус 2 представ­ляет собой стальную отливку коробчатого сечения, имеющую проходное вертикальное отверстие диаметром D и сквозную горизонтальную прямоугольную полость, в которой размеща­ются плашки. Плашки, перекрывающие устье скважины, ком­плектуются под определенный размер трубы. При отсутст­вии в скважине бурильных труб устье перекрывается глухими плашками.

Плашки превентора разъемной конструкции состоят из кор­пуса 9, сменных вкладышей 12 и резинового уплотнения 11. Плашка в собранном виде насаживается на Г-образный паз «а» штока 7 и вставляется в корпус превентора.

Полость корпуса с обеих сторон закрывается откидными крышками гидроцилиндров 1 и 5, шарнирно подвешенными

га

	gMI $
1ijj

на корпусе. Крепление крышек к корпусу производится вин­тами 4.

Перемещение каждой плашки осуществляется поршнем 6 гидравлического цилйндра 8. Масло от коллектора 3 по сталь­ным трубкам и через поворотное нипельное соединение под дав­лением поступает в гидроцилиндры. Полость плашек превенто­ров в зимнее время (при температуре —5° С и ниже) обогре­вается паром, подаваемым в паропроводы 10.

Поршень со штоком, крышка и гидроцилиндр уплотняются при помощи резиновых колец.

Гидравлическое управление предназначено для оперативного дистанционного управления превенторами и задвижками мани- фольда.

Техническая характеристика

Рабочее давление в гидросистеме, МПа ... 10,0

Рабочая жидкость в гидросистеме Масло АМГ-10

(ГОСТ 6794—75) Масло ДП-8 (Ч-15-Н+50 °С)

ьал. 1

ьтч 1

БУРОВЫЕ МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ 2

Установка БУ-2500 (БУ-80БрД) 19

Установка БУ-3000БД (Уралмаш125БД-70) 23

Установка БУ-5000ДГУ (Уралмаш 160ДГУ) 40

P. = Pk+0™ + -^-. (Ill) 54

Я«Л₁+А₁+Лз + в, (II.6) 58

р JjE + Ore. _{(Ш 3)} 82

^р.⁼ здГ ⁼⁰'^197МН' ^(Ш-⁴⁾ 82

41 ⁴⁷ 140

п₄ 191

s=-5-W-4), 195

Я'ад. 232

м„ = -^ -j- ² 373

Оперативное дистанционное управление превенторами и за­движками манифольда осуществляется гидравлическим приво­дом с двух взаимно сблокированных пультов: основного и вспо­могательного.

Схема гидравлического управления рассчитана на дистан­ционное управление тремя плашечнымн превенторами, одним универсальным и двумя задвижками манифольда.

Основной пульт (рис. XII.5) предназначен для управления превенторами и задвижками с безопасного места вне буровой. В основной пульт входят: шестеренчатый насос 9 с электродви­гателем 8, электрооборудование 7, ручной насос 12, гидравличе­ский аккумулятор И, масляный бак 6, блок распределителей 5 с рукоятками управления 2, 4, фильтр 15, предохранительный 10 и обратный 14 клапаны. Все узлы смонтированы на общей раме 13 и представляют собой комплектный транспортабельный блок.

Электродвигатель привода насоса имеет автоматическое уп­равление от электроконтактного манометра 3. Электросистема манометра 3 регулируется на давление 10 МПа для включения и отключения электродвигателя. Для визуального контроля давления служит манометр 1.

Рис. XII.5. Пульт гидроуправления

С основного пульта можно открывать и закрывать плашеч ные превенторы и задвижки. Универсальный превентор с основ­ного пульта можно только закрыть. Распределитель основного пульта, управляющий универсальным превентором, подает ма­сло в блокировочный цилиндр соответствующей рукоятки рас­пределителя на вспомогательном пульте и переводит ее в по­ложение «закрыто» — превентор закрывается. Блокировочный цилиндр — одностороннего действия, поэтому закрытый с ос­новного пульта универсальный превентор открыть со вспомога­тельного пульта невозможно. Для управления универсальным превентором со вспомогательного пульта необходимо перевести рукоятку распределителя основного пульта в положение «от­крыто».

Гидроаккумулятор (рис. XII.6) предназначен для сокраще­ния времени закрытия — открытия превенторов и задвижек и обеспечения работы гидроуправления при аварийном отклю­чении электроэнергии.

При включении электродвигателя привода насоса масло по маслопроводу, подсоединенному к штуцеру 5, поступает в ниж­нюю полость в аккумулятора 5, в результате чего достигается

Рис. XII.6. Гидроаккумулятор:

1— диафрагма; 2 — шпильки с гайкой; 3, 5 — крышка и кор­пус; 4 — вентиль с манометром; б — штуцер; а — полость азо­та; в — полость масла

давление 10 МПа, при этом давление азота в полости а акку­мулятора тоже 10 МПа.

В случае отключения электроэнергии или неполадок в гид­ронасосе зарядку аккумулятора можно производить ручным насосом.

Вспомогательный пульт предназначен для управления пре­венторной установкой непосредственно с рабочего места бу­рильщика. Со вспомогательного пульта можно закрывать пла- шечные превенторы, открывать рабочую задвижку манифольда, закрывать и открывать универсальный превентор.

Масло от основного пульта поступает в нагнетательную ли­нию регулирующего клапана и одного из распределителей. Рас­пределители, управляющие плашечными превенторами и за­движкой манифольда^ подают масло в блокировочные цилиндры соответствующих распределителей на основном пульте, благо­даря чему происходит закрытие превенторов и открытие за­движки.

Распределитель, управляющий универсальным превентором, питается через регулирующий клапан, в результате этого в уни­версальный превентор подается любое в зависимости от на­стройки клапана давление от 0 до 10 МПа. Величина давления отмечается на манометре.

В случае возрастания давления в запорной камере универ­сального превентора (при расхаживании бурильной колонны или ее протаскивании) свыше отрегулированного на клапане избыточное количество масла через фильтр попадает в распре­делитель, далее в регулирующий клапан, затем сбрасывается на слив. В процессе слива нагнетательная линия гидроуправле­ния автоматически отсекается. При падении давления в запор­ной камере универсального превентора ниже отрегулированног© на клапане недостающее количество масла поступает от гидро­управления через регулирующий клапан и распределитель.

Для нормальной- работы регулирующего клапана давление в нагнетательном трубопроводе должно быть 10 МПа. При по­даче масла под давлением выше 10 МПа в нагнетательную ли­нию клапана часть его сбрасывается через клапан в бак, что приводит к частому включению шестеренчатого насоса и быст­рому выходу его из строя. При подаче масла под давлением ниже 10 МПа в нагнетательную линию регулирующего клапана в процессе протаскивания труб избыток масла сбрасываться не будет, что приводит к повышенному износу и выходу из строя уплотнителя универсального превентора.

Большим достоинством превенторов с гидравлическим уп­равлением является их быстродействие. Так, на закрытие пла- шечного превентора ППГ-230-320Бр затрачивается не более Юс, а при ручном способе около 70с. Кроме того, превенторы с гидравлическим управлением просто монтируются, в них можно быстро заменить плашки без съема превентора с устья

m

скважины, даже при наличии в ней бурильной колонны. Это достигается за счет боковых прямоугольных отверстий в кор­пусе превентора, закрываемых откидными крышками. Через эти отверстия плашки устанавливают в собранном виде. Для обогрева полости плашек в зимнее время имеется паропровод.

Схема гидравлического управления превенторами и< задвиж­ками, которая использована в современной,превенторной уста­новке ОП2Г-230Х320, приведена на рис. XII.7, Управление может быть осуществлено с двух пультов — основного и вспо­могательного. С основного пульта осуществляется управление всеми перечисленными агрегатами, а с вспомогательного — непосредственно с буровой установки — управление двумя пла- шечными превенторами.

Рис. XI 1.7. Схема гидравлического управления превенторной установкой:

1 — распределитель; 2 — насос шестеренчатый; 3, 4 — клапаны обратный и предохрани­тельный; 5, 6 — вентили масла и азота; 7 — блокировочный цилиндр; 8 — масляный фильтр; 9 — кран; 10— манометр; 11 — ручной насос; 12 — маслосборник

Весьма ответственную роль выполняет гидравлический ак­кумулятор.

Плашечные превенторы имеют малую высоту, что позволяет применять невысокие основания под вышки. Однако эти пре­венторы не обеспечивают герметизацию колонны бурильных труб в тех случаях, когда против плашек находятся замки. Кроме того, невозможно одним комплектом плашек герметизи­ровать комбинированную колонну и расхаживать колонну, если превентор закрыт.

Универсальные превенторы в значительной мере лишены пе­речисленных недостатков. Рабочей деталью их является боль­шое кольцевое уплотнение, причем при открытом положении внутренний диаметр уплотнения достаточен для прохождения колонны труб, а при закрытом — кольцевое уплотнение сжима­ется, вследствие чего резиновый уплотнитель обжимает трубу (ведущую трубу, замок) и герметизирует кольцевое простран­ство между бурильной и обсадной колоннами. Эластичность резинового уплотнения позволяет закрывать превентор на тру­бах различного диаметра, на замках и УБТ. Применение уни­версальных превенторов дает возможность вращать и рас­хаживать колонну при герметизированном кольцевом зазоре.

Сжатие кольцевого уплотнения осуществляется либо в ре­зультате непосредственного воздействия гидравлического уси­лия на уплотняющий элемент, либо в результате воздействия этого усилия на уплотнение через специальный кольцевой поршень.

На рис. XII.8 изображен универсальный гидравлический превентор плунжерного действия. Он состоит из корпуса 3 коль­цевого плунжера 4 с конической расточкой, кольцевого резино­вого уплотнителя 1 с заделанными в него для упрочнения ре­зины и для направленности ее деформации стальными пласти­нами, крышки 2 и распорного цилиндра 5.

При подаче рабочей жидкости под плунжер 4 через отвер­стие в корпусе (в полость А) превентора плунжер перемещается вверх и обжимает по конусу уплотнение 1 так, что оно расши­ряется к центру и обжимает трубу, находящуюся внутри коль­цевого уплотнения. При этом давление бурового раствора в скважине через отверстия в распорном цилиндре будет дей­ствовать на плунжер и через него поджимать уплотняющую деталь.

Регулятор давления в системе управления ограничивает дав­ление до величины, необходимой для герметизации кольцевого зазора. Благодаря этому можно протаскивать через уплотнение замки, бурильную колонну и УБТ и в конечном счете можно производить спуско-подъемные операции под давлением. При подаче жидкости в верхнюю камеру корпуса превентора (по­лость Б между плунжером и крышкой) давление плунжера 4 с уплотняющей детали снимается и труба освобождается.

Управление универсальным превентором может осущест­вляться либо с помощью ручного плунжерного насоса, либо с помощью насоса с электроприводом. Время закрытия универ­сального превентора гидроприводом 10 с.

Завод «Баррикады» выпускает превенторные установки ОП2Г-230-320Бр, С>П2Г-230-500Бра и С)П2-230-750Бр, которые состоят из:

двух одинарных плашечных превенторов с гидравлическим управлением с плашками;

одного универсального превентора ПУГ; гидроуправления превенторами и задвижками; манифольда; ручного привода.

Рис. XII.9 Вращающийся превентор

Уплотнительные плашки поставляют глухие или с отвер­стиями для труб (для плашечных превенторов) диаметрами: 60; 63,5; 73; 89; 114; 127; 141; 146 мм.

Вращающиеся превенторы (рис. XII.9) позволяют бурить при герметизированном кольцевом зазоре между бурильной и обсадной колоннами.

Рабочей частью вращающегося превентора является рези­новый уплотнитель 2, служащий для уплотнения бурильной трубы, замка или ведущей трубы. Уплотнитель привулканизиро- ван к стальному кольцу, с помощью которого он крепится

к стволу 5 превентора накидной гайкой. Гайка для предотвра­щения самоотвинчивания стопорится винтом. От проворачива­ния уплотнитель предохраняется шпоночными выступами, вхо­дящими в вырезы ствола.

В патроне превентора на двух радиальных 6 и одном упор-

• ном 7 подшипниках качения смонтирован ствол 5. Все это опу­скается в стальной литой корпус 1, установленный на плашеч- ном превенторе.

Для извлечения патрона 8 из корпуса под поршни запор­ного устройства ручным насосом подается масло, в результате чего поршень 9* сжимая пружину, отводит назад защелку 3, чтобы освободить патрон. От проворачивания относительно ствола головку предохраняют шпоночные выступы. Ствол та­ким образом вращается с ведущей трубой. Уплотнитель герме­тизирует устье скважины; он вращается вместе со стволом в подшипниках, установленных в патроне превентора. От про­никновения жидкости из Скважины между стволом и патроном и корпусом предохраняют манжетные уплотнения 4.