1232

Тройникобые

Рис. 11.4. Типовые схемы арматуры, устанавливаемой на фонтанирующих неф­ тяных и газовых скважинах.

(стволовые задвижки, краны и др.), пунктиром указано запорное устройство, устанавли­

Согласно общесоюзному стандарту отечественные заводы вы­ пускают фонтанные арматуры на 7; 14; 21; 35; 70 и 105 МПа рабочего давления, причем арматура на 7; 14; 21 и 35 МПа испы­ тывается на двойное рабочее давление, а арматура на 70 и 105 МПа — на полуторакратное давление.

Арматуры на рабочее давление от 7 до 35 МПа применяют преимущественно для обычных фонтанных скважин, а на давле­ ние 35—105 М Па—для глубоких и сверхглубоких скважин с аномально высоким давлением.

На рис. II.4 показаны типовые схемы арматуры для фонта­ нирующих нефтяных и газовых скважин. Изготавливают их в двух исполнениях: тройникового и крестового типов. Допуска-

егся дополнительно включать в арматуру дублирующие боковые запорные устройства (задвижки, краны и т. д.).

Во всех схемах для подвешивания двух рядов НКТ допуска­ ется выполнение трубной головки с добавлением узла, состоя­ щего из тройника и запорного устройства, устанавливаемого между крестовиной 9 и переводным фланцем 11.

На рис. 11.5 показана фонтанная арматура в сборе (без колонной головки) тройникового типа, рассчитанная на 14 МПа рабочего давления. Она состоит из трубной головки и фонтан­ ной елки с условным диаметром прохода стволовой части елки 50 мм (фактический диаметр 52 мм). Арматура предназначена для подвески двух рядов лифтовых труб: первого ряда диамет­ ром 114 мм и второго — 73 мм.

Трубная головка состоит из крестовины 2, установленной на верхнем фланце 1 колонной головки, тройника 3 и катушки 4, на которой обычно подвешивают подъемные (лифтовые) трубы второго ряда. Крестовина имеет два боковых отвода: к одному из них присоединяют две задвижки с диаметром проходного от­ верстия 52 мм, к другому — одну. Как правило, левый отвод служит для контроля затрубного давления, а правый — для раз­ личных операций (подкачки, прокачки и т. д.).

Тройник 3 служит для подвески при помощи резьбового ниппеля 114-мм труб первого ряда. Через его отвод обычно осу­ ществляют аэрацию при пуске скважины либо подают сжатый газ (воздух) при газлифтной эксплуатации.

Фонтанная елка состоит из центральной (посадочной) за­ движки 7, двух тройников 8, буферной задвижки и задвижек на струнах (выкидах). В арматуре тройникового типа выкидных линий (струн) обычно бывает две. При эксплуатации скважин, как правило, используют верхнюю, нижняя же запасная. На запасную струну скважины переключают лишь при проверке и замене штуцеров и во время ремонтных работ.

При высоких давлениях и большом содержании песка в про­ дукции на струнах устанавливают по две задвижки. Во время проверки штуцера перекрывают вторую от ствола задвижку и лишь после выхода ее из строя используют первую. Централь­ ная (посадочная) задвижка в процессе эксплуатации скважины всегда должна быть полностью открыта. Ее закрывают лишь в аварийных случаях, направляя жидкость через затрубное и кольцевое пространства.

Межвыкидная стволовая и буферная задвижки при работе скважины также должны быть полностью открыты. Первую за­ крывают лишь при ремонтных работах на верхней струне и в тех случаях, когда все задвижки на этой струне неисправны. Задвижку, которая служит для контроля (при помощи патруб­ ка 9 и манометра 5) буферного (устьевого) давления, перекры­ вают лишь перед подготовкой к спуску в скважину различных глубинных приборов, скребков для механической депарафиниза-

.ции скважин и при других работах. Буферный патрубок 9 слу-

Трубная головка

Рис. II.6. Фонтанная арматура крестового типа для двухрядного подъем ника

жит для восприятия и смягчения удара фонтанной струи. Если предполагается, что в процессе эксплуатации скважины будет использован однорядный лифт, то применяют либо крестови­ ну 2, либо тройник 3 (см. рис. II.5).

На рис. II.6 показана фонтанная арматура для двухрядного лифта. При однорядном лифте из нее исключается либо нижняя крестовина, либо тройник. Как видно из этого рисунка, боковые отводы арматуры выведены в разные стороны, а штуцера мон­ тируют на стояках после поворота их вниз.

Важное преимущество арматуры крестового типа — неболь­ шая высота, что облегчает ее обслуживание. Вместе с тем она имеет и существенный недостаток: при выходе из строя кресто­ вины приходится глушить скважину, либо перекрывать центро­ вую (посадочную) задвижку. Такую арматуру не рекомендуется применять при эксплуатации скважин, в продукции которых со­ держится большое количество песка.

В настоящее время машиностроительные заводы выпускают фонтанные арматуры с запорными кранами вместо клиновых задвижек. Такие краны обладают рядом преимуществ перед задвижками: в них поток проходящей жидкости почти не изме­ няет направления, что весьма важно для снижения гидравличе­ ских потерь; габариты и масса кранов значительно меньше, чем задвижек, что способствует уменьшению массы и габаритов всей арматуры; открытие и закрытие крана производится зна­ чительно быстрее, чем задвижки, — поворотом рукоятки пробки иа 1/4 оборота.

1—5, рассчитанных на давление 1—5 МПа, и отрезков 73-мм НКТ. Воздушный манифольд монтируется и непосредственно примыкает к тройнику и крестовине фонтанной арматуры. Сжа­ тый газ (воздух) подают по линии 9 от передвижного компрес­ сора либо от стационарной газовоздухораспределительной бата­

воздухоподающим рабочим, 4 и 5 — соответственно затрубным и запасным жидкостными, 3 — средним смесительным. Назначе­ ние указанных вентилей и манометров 6, 7 и 8 станет ясным да­ лее при описании метода аэрации для пуска фонтанно-компрес­ сорных скважин.

Р а б о ч и й м а н и ф о л ь д — часть наземных ответвлений фонтанно-компрессорных скважин, служит для различных пере­ ключений при ремонтно-профилактических работах. Довольно часто его используют при различных работах по капитальному ремонту скважин (например, при промывках скважин от песча­ ных пробок, глушении фонтанов, различных обработках приза­ бойной зоны, заливках и т. д.).

Рабочий манифольд играет важную роль в обеспечении бес­ перебойной нормальной эксплуатации скважин, особенно силь­ но пескопроявляющих и парафинистых. С его помощью прово­ дят различные операции по изменению режима работы скважи­ ны, контролю за работой и замене штуцеров, при ремонте дета­ лей арматуры, депарафинизации скважин, подкачках, прокачках, жидкости и т. д.

Наиболее простая распространенная схема рабочего манифольда показана на рис. II.8. Такой манифольд обычно приме­ няют для эксплуатации сильно песочных скважин, когда требу­ ются частая проверка и замена штуцеров (при двухструнной: арматуре тройникового типа).

Манифольд оборудован обычно двумя струнами: верхней

(В) и нижней (Я). Как правило, эксплуатация скважины в нор­ мальных условиях должна вестись только по верхней струне,, лишь во время проверок и замены штуцеров, и при различных, ремонтных работах струю жидкости временно переключают на работу по нижней (запасной) струне.

Естественно, что при однострунной арматуре применяют од­ нострунный рабочий манифольд, при двухструнной и трехструн­ ной арматурах соответственно изменяется и рабочий мани­ фольд.

В комплект рабочего манифольда (см. рис. II.8) входят: па­ трубок У, предназначенный для постепенного снижения давле­ ния за штуцером, для борьбы с гидратообразованием и т. д.. (такие патрубки устанавливают по одному на каждой струне,, по два, по три и т. д.), патрубок 2 (иногда его называют «стру­ ной») по длине, позволяющей выводить стояки рабочего мани­ фольда за пределы фонаря вышки; тройник 5; буфер 4, кото­

рый воспринимает и смягчает удары струи; стояк 5, служащий для отвода струи жидкости в выкидную линию. На указанных стояках врезают патрубки с вентилем или краником 6 (для разрядки давления в рабочем манифольде после переключения струи жидкости из одной струны в другую), а также для отбо­ ра проб. При помощи задвижек 6в и 6н отключают выкидную линию от соответствующих линий (струн) рабочего манифольда во избежание обратного перетока жидкости и газа из трапа и замерной установки (коллектора). Крестовины 8 и 14 служат для соединения стояков и струн (линий) между собой, приема струи жидкости и направления ее в общий выкид 7. Буферы 9 и 12 служат опорами о землю всего рабочего манифольда, вос­ принимают удары струи и создают гидравлическую «подушку», смягчающую удар. При многократном изменении направления фонтанной струи смягчаются его удары в конечном пункте вы­ кидной линии, т. е. в сепараторе, групповой замерной установке (ГЗУ), коллекторе и т. д. Патрубок 11 предусмотрен для под­

(ППУ) на случаи подкачек, прокачек жидкости при аэрации по центральной системе, депарафинизации и других ремонтных ра­ ботах.

Манифольд описанной конструкции действует следующим образом: при нормальной работе скважины, как указывалось, отвод струи жидкости происходит по верхней струне; при этом задвижка 6в открыта, остальные закрыты. Перед переводом струи жидкости из верхней (рабочей) струны в нижнюю (запас­ ную) необходимо открыть задвижки 10 и 6н, затем плавно пе­ рекрыть соответствующие задвижки на фонтанной арматуре и закрыть задвижку 6в на стояке верхней струны рабочего ма­ нифольда. Лишь после этого, разрядив давление в стояке и стру­ не через вентиль или краник 5, можно отсоединить штуцерный патрубок и приступить к проверке и замене штуцера.

Переключение струи жидкости из нижней (запасной) стру­ ны в верхнюю (рабочую) производят в обратном порядке: за­ крывают вентиль 5, открывают задвижку 6в и плавно переклю­ чают соответствующие задвижки на фонтанной арматуре. Затем закрывают задвижки 10 и 6н.

В таком же порядке (но в обратной последовательности) производят операции по проверке и замене штуцера на нижней линии (струне).

Недостаток описанного рабочего манифольда — его боль­ шая высота и громоздкость.

Важным элементом любой фонтанной арматуры и рабочего манифольда является шт у ц е р — приспособление для регу­ лирования режима работы фонтанной и газлифтной скважины (т. е. создания необходимого противодавления на забой и обеспечения соответствующего дебита). Штуцеры подразде­ ляются на нерегулируемые и регулируемые. Более просты и

стий от 3 до 21 мм. Такие втулки во избежание их быстрого

Оборудование скважины для предупреждения открытого фонтанирования

Некоторые виды ремонта нефтяных или газовых скважин в фонтанный период их эксплуатации, а иногда при эксплуа­ тации высоконапорных пластов газлифтным или насосным спо­ собом связаны с необходимостью глушения скважин утяже­ ленными растворами. Это вызывает необходимость выполнения сложных дорогостоящих работ. Кроме того, следует отметить, что глушение отрицательно сказывается на последующем освоении и эксплуатации скважины из-за снижения проницае­ мости призабойной зоны скважины.

Глушат скважину и при аварийном (открытом) фонтани­ ровании, а также при ее ремонте для спуска в фонтанную скважину труб и другого оборудования.

При разрушениях оборудования устья, обсадных колонн, фонтанной арматуры возникают открытые неуправляемые фон­ таны, т. е. аварийная ситуация, ликвидация которой обычны­ ми приемами, т. е. герметизацией устья и глушением, чрез­ вычайно сложна.

Каждый случай открытого фонтанирования скважины на­ носит серьезный ущерб окружающей среде, причем тем боль­ ший, чем продолжительней открытое фонтанирование и чем больше дебит скважины. Открытое фонтанирование часто приводит к пожарам, несчастным случаям, к нанесению непо­ правимого ущерба самой нефтяной или газовой залежи. С целью предотвращения открытого фонтанирования при ава­ рийном разрушении устьевого оборудования или во время те­ кущего или капитального ремонта скважины, в которой воз­ можно фонтанирование, в нижней части ее ствола размещают

клапаны-отсекатели пласта для разъединения нижней фильт­ ровой зоны скважины от ее верхней части.

и т. д.). Поэтому клапан-отсекатель дополняется другим обо­ рудованием и представляет собой систему, состоящую из не­

устройство управления для обеспечения возможности установ­ ки и демонтажа клапана, якоря и пакера; устройство для вы­ полнения технологических процессов и операций.

Перечисленные устройства, размещенные непосредственно над фильтровой частью скважины, эксплуатируются в усло­ виях, определяемых особенностями эксплуатации пласта, т. е. свойствами пластовой жидкости или газа, их дебитом, агрес­ сивностью среды, наличием абразива, температурой, давле­ нием. В этих условиях каждое из этих устройств должно без­ отказно срабатывать в течение всего периода их эксплуатации в скважине.

Необходимость защиты окружающей среды, особенно при разработке морских месторождений нефти и газа, требования охраны труда и техники безопасности, сделали этот вид внут­ рискважинного оборудования, несмотря на его сложность и вы­ сокую стоимость, обязательным элементом оборудования фон­ танных, газовых и газлифтных скважин на море.

клапана 4 для аварийного глушения скважины, клапана для ввода ингибитора 5, телескопического соединения 6 для ком­ пенсации линейных деформаций, дросселя 7 для регулирова­ ния расхода пластовой жидкости, приемного клапана 8.

С клапанами-отсекателями используют пакеры двух типов: неизвлекаемый и демонтируемый. Первые, часто называемые стационарными, удаляются из ствола скважины при предвари­ тельном разбуривании (поэтому иногда называются разбури­ ваемыми), вторые извлекаются без разбуривания. Эти пакеры спускают на колонне НКТ, а иногда на канате.

Разбуриваемый стационарный пакер (рис. 11.11) состоит из корпуса 12 с головкой 3, имеющей пазы 6, наружную ци­ линдрическую поверхность 4 и внутреннюю 2, выполненную в верхней части в виде посадочного ниппеля. На штифтах 8 установлен переводник 1 с уплотнительными манжетами 5 и замком 7, входящим в паз во избежание вращения переводни­ ка относительно головки. Переводник соединяет пакер с ко­

лонной.

На нижний конец конуса навинчены две концентрические втулки 21 и 23, которые вместе с ниппелем 24 образуют порш-