Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин

компенсаторы аварийных подвесных и устьевых головок со спусковым и испытательным инструментом и защитными втулками;

телевизионную камеру; другое скважинное и палубное оборудование, входящее в комплект

ÏÓÎ.

Весь комплекс подразделяется на палубный и подводный.

1. Палубный комплекс ПУО. На палубе 8 ППБУ (рис. 25.17) постоянно смонтированы:

натяжные устройства 1 с направляющими роликами 2, поддерживающие водоотделяющий стояк в постоянно натянутом состоянии и компенси-

Рис. 25.17. Принципиальная схема расположения двухблочного подводного устьевого комплекса на ППБУ

967

рующие перемещения ППБУ относительно стояка, соединенного нижним концом с противовыбросовым оборудованием ОП;

лебедки 4 с приводом для намотки и хранения многоканальных шлангов дистанционного управления ОП;

лебедки 5 для подъема и спуска многоканальных шлангов 9 и коллекторов 11 дистанционного гидравлического управления;

главная электрическая панель бурильщика 3 для управления ПУО и мини-панель 6, гидравлическая силовая установка 7 с гидронасосами и пневмогидравлическими аккумуляторами;

манифольд регулирования дросселирования и глушения скважины 17; блок противовыбросового оборудования 18; компенсатор вертикальных перемещений бурильной колонны, подве-

шенный на вышке; натяжные устройства 19, поддерживающие направляющие канаты по-

стоянно натянутыми и компенсирующие перемещение платформы относительно ПУО.

На платформе также размещены компрессорная установка высокого давления с блоком осушки воздуха, насосная установка для нагнетания рабочей жидкости в пневмогидроаккумуляторы, лебедки для намотки и хранения направляющих канатов, лебедка и барабаны для спуска телевизионной камеры, предназначенной для осмотра ОП, приемная телевизионная установка для приема и передачи от подводной телевизионной камеры, колонная головка с комплектом подвесных и устьевых устройств обвязки обсадных колонн, стенд для испытания блоков превенторов перед спуском на морское дно.

На палубе ППБУ, в безопасной зоне на большом расстоянии от рабо- чей площадки, установлена панель для управления ПУО в случае выброса, когда подход к главной панели невозможен.

Кроме того, на палубе размещены секции морских стояков диаметром 610 мм с телескопическим узлом для соединения с превенторным блоком и платформой. К 406-мм внутренней трубе телескопического узла в верхней части присоединено отклоняющее устройство (дивертор) для закрытия затрубного пространства между бурильной колонной и корпусом устройства, предотвращающее выход газа в рабочую зону в случае проявления газа, который отводится по трубопроводу в сепаратор газа на сжигание. На палубе также расположены панель управления общими натяжными устройствами; каптажное устройство для закрытия скважины до установки эксплуатационного оборудования; водолазное оборудование; комплект монтажных, спусковых, технологических инструментов и приспособлений грузоподъемных кранов и другое оборудование, необходимое для эксплуатации и ремонта ПУО.

2. Подводный комплекс ПУО (см. рис. 25.17). Он состоит из водоотделяющей колонны (морского стояка) 10, многоканальных шлангов 9 è 15, коллекторов 11, плашечных превенторов 12, опорно-направляющего основания 13, опорной плиты 14, направляющих канатов 16, верхней и нижней гидравлических муфт, шарового соединения (углового компенсатора), телевизионной камеры, телескопического компенсатора и других узлов.

Одноблочный комплекс ПУО. На рис. 25.18 приведена одноблочная конструкция ПУО, обеспечивающая бурение многоколонных глубоких скважин (фирма «Камерон», США).

Превенторы с проходным отверстием диаметром 476,24 мм на рабочее

968

давление 70 МПа позволяют бурить скважины с высокими пластовыми давлениями без замены блока превенторов. особенностью основных узлов блока превенторов является применение:

а) плашечного превентора типа V-П, конструкция которого отличается от конструкции превенторов типа V тем, что он имеет более короткий ход крышки. В конструкцию введены гидрозатяжные болты крышек. Применено уплотнение крышек новой конструкции. В превенторе используются универсальные плашки, исключающие использование в блоке превенторов дополнительного превентора, так как конструкция плашек обеспечивает перекрытие труб колонны от 60,3 до 193,7 мм. В конструкцию включены суперрежущие плашки для резки УБТ диаметром до 177,8 мм, замков бурильных труб и обсадных труб диаметром до 339,7 мм;

б) универсального превентора типа D18 3/4-10000 с проходным отверстием диаметром 476,24 мм, выдерживающего рабочее давление 70 МПа. Уплотнитель превентора. по данным фирмы, обеспечивает 365 закрываний на трубе диаметром 127 мм при давлении 70 МПа;

в) цангового соединителя типа НС с диаметром проходного отверстия 476,24 мм на давление 105 МПа. Соединитель, по данным фирмы, при давлении 105 МПа выдерживает изгибающую нагрузку 4147,6 кН м;

г) универсального углового компенсатора, обеспечивающего работу подводного комплекса на глубине до 3050 м и выдерживающего нагрузку до 9070 кН. Особенность конструкции – наличие эластомерного элемента, состоящего из сферических стальных пластин и эластической набивки. Элемент может выдерживать большие сжимающие нагрузки и срезающие усилия. Компенсатор может отклоняться в любом направлении вокруг центра вращения при изгибе морского стояка;

д) соединителя морского стояка с проходным отверстием 473 мм, выдерживающим нагрузку 9070 кН. Соединитель может работать на глубине моря до 3000 м. По данным фирмы, он выдержал испытания на изгибающую циклическую нагрузку, равную нагрузке предела выносливости материала (1 млн циклов). При глубоководном бурении морской стояк может произвольно отсоединиться от подводного блока превенторов в результате непредвиденных обстоятельств (прекращение подачи циркулирующей жидкости, потери циркуляции или случайного отсоединения линии). Во избежание смятия морского стояка в этой ситуации в подводном комплексе предусмотрена клапанная катушка для заполнения морского стояка водой. Датчик катушки приводится в действие, если давление внутри стояка понизится на 1,4 МПа по сравнению с давлением столба морской воды. При падении давления в морском стояке давление морской воды поднимет закрывающую втулку, и морская вода поступит в морской стояк, стабилизируя давление и предотвращая его смятие.

МОНТАЖ КОМПЛЕКСА ПОДВОДНОГО УСТЬЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

После заякоривания ППБУ на точке бурения водолазы обследуют морское дно. По результатам обследования, после установления фактического расопложения платформы по отношению к месту, определенному проектом, и при соответствии данных по прочности грунта, полученных ранее при инженерных изысканиях, приступают к спуску ПУО и бурению скважины.

970

Строительство скважины и монтаж-демонтаж ПУО выполняют в такой последовательности.

Краном устанавливают фундаментальную плиту 5 (рис. 25.19) на откидные створки шахты. К плите с помощью срезных пальцев присоединяют направляющие канаты 2, закрепляют на плите уровень 6 определения наклона плиты. Подвешивают на элеваторе спусковой инструмент 4, снимают вкладыши ротора и, пропуская инструмент через проходное отверстие ротора, сажают его с элеватором на ротор. Затем к спусковому инструменту присоединяют телескопический компенсатор 1, наращивают бурильные трубы и, опуская бурильную колонну 9 до монтажной площадки, присоединяют ее к опорной плите. Выше спускового инструмента устанавливают направляющую штангу 3, втулки которой связывают с направляющими канатами, расположенными по диагонали. После этого опорную плиту приподнимают, открывают створки шахты, пропускают и сажают ее, спуская на морское дно. При спуске телекамеры 7 определяют угол наклона плиты, установленной на морском дне. Затем поднимают спусковой инструмент, разбирают его и на утяжеленных бурильных трубах спускают долото для бурения скважины диаметром 914 мм под фундаментную колонну диаметром 762 мм.

При неустойчивых породах сначала бурят скважину меньшего диамет-

Рис. 25.19. Схема спуска и установки временной фундаментной плиты:

1 – телескопический компенсатор; 2 – направляющий канат; 3 – направляющая штанга; 4 – спусковой инструмент; 5 – опорная плита; 6 – уровень; 7 – телекамера; 8 – шарнирный узел; 9 – бурильная колонна; 10 – телескопическая штанга

971

ра, а затем расширяют ее до требуемого размера. Скважину бурят на воде с открытой циркуляцией. По окончании бурения бурильный инструмент поднимают; спускают фундаментную колонну 2 диаметром 762 мм (рис. 25.20) с опорно-направляющим основанием 6. Для этого собирают несколько секций колонны, наращивают колонну до необходимой длины, включая секцию со звеном с упорно-центрирующими косынками, и пропускают это

Рис. 25.20. Схема спуска фундаментной колонны (направления):

1 – направляющий башмак; 2 – фундаментная колонна; 3 – направляющая штанга; 4 – спусковой инструмент; 5 – телескопи- ческий компенсатор; 6 – постоянное опорно-направляющее основание; 7 – направляющий пеньковый канат; 8 – направляющий канат

Рис. 25.21. Схема цементирования направления:

1 – пробка для выпуска воздуха;

2 – спусковой инструмент; 3 – цементировочный хвостовик из бурильных труб; 4 – обратный клапан; 5 – направляющий башмак

972

звено через опорно-направляющее основание. Затем соединяют обе части опорно-направляющего основания, опускают колонну и подвешивают ее за устьевую головку в опорно-направляющем основании. Собирают цементировочный хвостовик 3 (рис. 25.21) из бурильных труб и на него навинчи- вают спусковой инструмент, к которому присоединяют телескопический компенсатор.

Рис. 25.22. Схема спуска и монтажа первого блока превенторов:

1 – временная устьевая головка; 2 – гидравлическая муфта; 3 – блок превенторов 540.21

973

Наращивая бурильные трубы, колонну спускают до монтажной площадки на ППБУ и соединяют спусковой инструмент с устьевой головкой. Между спусковым инструментом и телескопическим компенсатором устанавливают направляющую штангу 3 (см. рис. 25.20), в концевые втулки которой заводят направляющие канаты 7. Затем, наращивая бурильные трубы, опускают колонну до опорной плиты и после посадки колонны на плиту продолжают спуск до выбора половины хода телескопического компенсатора. С помощью телекамеры проверяют вертикальность опорнонаправляющего основания. После спуска колонны на проектную глубину ее цементируют до устья, поднимают и разбирают бурильную колонну (см. 25.21).

В случае слабых мягких грунтов опорно-направляющее основание устанавливают на грунт без применения опорной плиты. Обычно же опорнонаправляющее основание устанавливают с помощью его сферической опоры в воронку опорной плиты. Это обеспечивает горизонтальность основания при установке опорной плиты на неровное дно. Опорно-направляющее основание служит базой центрирования и установки блока противовыбросового оборудования при бурении и блока фонтанной арматуры – при эксплуатации с подводным устьем скважины.

Основание представляет собой сварную четырехугольную раму, по углам которой вварены четыре стойки для пропуска направляющего каната при спуске основания к подводному устью. На каждой стойке имеются продольные прорези для канатов, которые закрываются съемными планками.

После окончания работ по установке и закреплению опорнонаправляющего основания приступают к монтажу, спуску и установке блока 3 противовыбросового оборудования (рис. 25.22) с проходным отверстием диаметром 540 мм на рабочее давление 21 МПа и морского стояка диаметром 610 мм.

Сначала мостовым краном устанавливают и закрепляют на главной палубе временную устьевую головку, а на блоке превенторов размещают и закрепляют коллектор управления. Затем подачей давления по гидросистеме отсоединяют нижнюю муфту блока превенторов от тумбы и краном переносят блок 3 ближе к шахте буровой, устанавливают его на устьевой головке, нижней муфтой 2 соединяют блок ПО с головкой и к головке подсоединяют шланги управления. После этого коллектор управления снимают с блока ПО, устанавливают его на место хранения на палубе, краном перемещают блок к шахте спуска, заправляют направляющие канаты в направляющие стойки блока и опускают блок ПО, подвесив и установив его на опорных балках шахты спуска. Затем снова устанавливают коллектор управления на блок ПО, краном поднимают секцию морского стояка, скрепляют ее с блоком ПО и соединяют дублирующий коллектор управления на блоке ПО.

После этого на подготовленном роторе устанавливают монтажный спайдер, краном подносят и опускают через ротор на спайдер звено морского стояка и специальным ключом прикрепляют его к ниппельной части узла соединения. Затем дают натяжение направляющим канатам, приподнимают сборку ПО, открывают створку шахты и опускают сборку ПО, подвесив ее на клиньях спайдера за фланец морского стояка. На этом фланце закрепляют гидроакустический датчик индикатора угла отклонений морского стояка от вертикали.

974

Рис. 25.24. Схема цементирования первой промежуточной колонны:

1 – устьевая головка; 2 – первая промежуточная колонна; 3 – гидравлическая муфта; 4 – блок превенторов

Затем натяжные канаты прикрепляют к неподвижной части телескопического звена, опускают сборку стояка и ПО, продолжая спуск талевого блока до выбора половины хода компенсатора, и гидромуфтой соединяют временную устьевую головку с устьевой головкой направления диаметром 762 мм. После этого выбирают слабину натяжных канатов, включают в работу натяжное устройство морского стояка, разгружают компенсатор бурильной колонны, освобождают внутреннюю трубу телескопического звена от стопоров, поднимают ее к подроторным балкам и тягами прикрепляют отклонитель потока к подроторным балкам.

976