Противовыбросовое оборудование

Данная категория объединяет совокупность узлов, служащих для герметизации устья скважин. Основная функция противовыбросового оборудования состоит в предотвращении выбросов газа и жидкости при высоком давлении в скважине.

Назначение

Противовыбросовое оборудование служит для герметизации устья скважин. Оно предупреждает формирование выбросов и фонтанов. Это обеспечивает безопасное ведение буровых, эксплуатационных и ремонтных работ: герметизации, спускоподъемных операций, циркуляции бурового раствора и его дегазации, управления гидроприводными узлами.

Элементы

Выделяют 4 основных составляющих части противовыбросового оборудования: стволовую часть, превенторы, манифольды, станцию гидроуправления.

Стволовая часть включает следующие узлы:

• Устьевая крестовина с отводами под манифольд.
• Сдвоенный плашечный превентор. Встречается в вариантах с гидравлическим, ручным и комбинированным приводом.
• Кольцевой гидравлический превентор вращающегося или не вращающегося типа.
• Адаптерная катушка.

Ввиду применения при бурении легких буровых растворов регулировку давления осуществляют превенторами.

Они представлены в 3 видах:

• Плашечные. Глухие или проходные устройства, обеспечивающие полное перекрытие отверстия или кольцевого пространства при условии нахождения в скважине колонны труб.
• Универсальные. Служат для перекрытия отверстия в скважине при условии нахождения в ней любой части бурильной колонны.
• Вращающиеся. Нацелены на скважину с вращающейся в ней трубой.

Превенторы испытывают после установки под давлением в 1,5 раза больше рабочего.
Манифольд или обвязка превенторов обеспечивает управление давлением в скважине при нефтегазопроявлениях.

Он включает следующие узлы:

• Линии дросселирования и глушения. Это системы трубопроводов и арматуры. Сюда входят задвижки, манометры, дроссели с гидравлической или ручной регулировкой и т. д. Линия глушения обеспечивает закачку от буровых насосов по межтрубному пространству утяжеленного раствора в скважину. К тому же используется для подачи газированного бурового раствора в камеру-дегазатор. Линия дросселирования служит для слива бурового раствора, отбора флюидов, закачки жидкости с применением цементировочных агрегатов. При разработке скважин с повышенной опасностью нефтегазопроявлений используется схема с резервной верхней линией дросселирования. Обе линии соединяются со стволовой частью. Принцип функционирования состоит в воздействии на пласт созданием противодавления путем закачки раствора.
• Устьевые (коренные) задвижки.

К дополнительным узлам, встречающимся не всегда, относят блок-бокс, служащий для размещения блоков дросселирования и глушения, сепаратор бурового раствора, выкиды (сбросные трубы).

Манифольды подразделяют на 2 типа по конструкции задвижек: с клиновыми и с прямоточными задвижками. Еще 3 типа выделяют по рабочему давлению: 21, 35 и 70 МПа. Основные параметры манифольдов отражены в шифре. Первое цифровое обозначение – диаметр проходного отверстия в мм, второе – рабочее давление, буквенное – тип задвижки (МП – для клиновой, МПП – для прямоточной). Блочные варианты с клиновой задвижкой маркируют как МПВ.

Манифольды монтируют на рамах-салазках с телескопическими стойками. Это обеспечивает регулировку высоты их установки от 0,65 от 1,25 м. Это значение выбирают в зависимости от положения колонной головки над устьем. Последнее изменяется со спуском и цементированием обсадной колонны. Высоту разъемного желоба определяют на основе расстояния между ротором и фланцевой катушкой.

В большинстве случаев используется гидравлическое управление превенторами и заглушками, которое обеспечивается станцией гидроуправления.

К дополнительному противовыбросовому оборудованию морских платформ относят водоотделяющую колонну. Она соединяет исполнительные органы.

Схемы

Ввиду многообразия конструкций скважин и различий условий бурения разработано 4 типовых схемы устьевого оборудования. Их конструкция и состав регламентированы ГОСТ 13862-90. Еще один фактор выбора технологии – предполагаемая интенсивность нефтегазопроявлений.

• 2-превенторная с 2 линиями манифольда.
• 3-превенторная с 2 линиями манифольда.
• 3-превенторная с 3 линиями манифольда.
• 3-превенторная с 4 линиями манифольда.

Приведенные схемы актуальны для бурения на суше. Схемы герметизации в морских условиях значительно сложнее. Так, для первых достаточно 1-2 плашечных превенторов, для вторых используют 3- и 4-превенторные схемы. Сверху монтируют универсальный превентор, во втором случае – иногда 2. Бурение под давлением требует установки над ними вращающегося превентора. К тому же органы управления противовыбросовым оборудованием в морских условиях размещены на платформе, а исполнительные органы – над устьем.

Общая схема функционирования

Далее рассмотрено устройство и схема работы одной из типичных технологий противовыбросовой системы – трехпревенторной с 2 линиями манифольда.

2 плашечных превентора с парными трубными глухими плашками установлены над колонной головкой, соединяющей наружные концы колонн обсадных труб. В случае опасности фонтанирования под воздействием штурвалов либо давления нагнетаемой в гидроцилиндры жидкости плашки перекрывают устье, перемещаясь навстречу друг другу. 2 превентора рассчитаны на разные ситуации: вариант с трубными плашками служит для герметизации кольцевого промежуточного пространства обсадной и бурильной колонн, а с глухими плашками нацелен на использование без бурильной колонны в скважине. Над этими превенторами находится универсальный. Его резинометаллическая манжета, приводимая давлением жидкости через конический плунжер, обжимаясь, перекрывает ствол вне зависимости от наличия бурильной колонны.

В отличие от плашечных универсальный превентор позволяет перемещение оборудования без нарушения герметизации. Над ним установлен вращающийся превентор, задействуемый при расхаживании и вращении бурильной колонны. Он оснащен самоуплотняющейся резинометаллической манжетой, установленной на нижнем конце ствола. Вращение превентора обеспечивается монтажом на подшипниках. Ввиду сложностей при бурении скважин с высоким пластовым давлением вращающиеся превенторы применяют редко.

Манифольд обеспечивает закачку в скважину утяжеленного раствора линией глушения и восстановление равновесия гидростатического и пластового давления линией дросселирования. Управление превенторами и задвижками манифольдов осуществляется гидравлическими и механическими приводами. Для обеспечения надежности органы управления дублированы использованием основного и вспомогательного пультов.