Оборудование для морского устьевого оборудования



Подводное устьевое оборудование.

В практике бурения скважин с плавучих буровых средств (БС, ППБУ) широко применяют комплексы полдводного устьевого оборудования (ПУО), устанавливаемые на морском дне. Такое расположение позволяет наибольшие смещения плавсредства от центра скважины, при этом установленное на морском дне оборудование меньше подвержено механическим повреждениям.

Комплекс ПУО предназначен:

§ для обеспечения при бурении скважины гибкой замкнутой технологической связи между перемещающимся от воздействия волн и течений БС или ППБУ и неподвижным подводным устьем, установленным на морском дне;

§ для направления в скважину бурильного инструмента, обеспечения замкнутой циркуляции бурового раствора, управления скважиной при бурении и др.;

§ для надежного закрытия бурящейся скважины в целях предупреждения возможного выброса из скважины при аварийных ситуациях или при отсоединении буровой установки в случае больших волнений моря.

Существует несколько конструкции ПУО, обеспечивающих бурение скважин на разных глубинах моря – от 50 до 1800 м и более.

Рис. 18- Одноблочный подводный

Большая глубина установки ПУО предъявляет высокие требования к его свойствам: оборудование должно быть прочным, вибростойким, способным выдерживать большие внешние давления, быть герметичным и надежно управляемым на расстоянии. Конструкция узлов комплекса должна обеспечивать точность стыковки должно быть высоким, обеспечивающим нормальную работу и управление ПУО.

Особое внимание уделяют расположению механизмов связи – надежным устройствам, установленным на БС или ППБУ, которые подвергаются действию волн, течения и ветра.

Недостатки размещения ПУО на дне моря – сложность управления, эксплуатации и ремонта.

Многолетний опыт бурения с плавучих буровых средств определил в основном две типовые конструкции скважин с подводным устьем.

В первой конструкции (для глубин скважин примерно 5000-6500 м) применяют фундаментальную колонну (направление) диаметром 762 мм, кондуктор -508 мм, первую промежуточную колонну – 340 мм, вторую промежуточную колонну – 178 мм. Диаметр эксплуатационной колонны обеспечивает спуск и установку двухколонных НКТ для одновременно – раздельной эксплуатации пластов. Благодаря такому сочетанию диаметров с большими зазорами между колоннами обеспечивается надежное крепление скважин.

Вторую конструкцию преимущественно применяют в условиях бурения на меньшие глубины при более простой конструкции скважин. В этой конструкции используют фундаментальную колонну диаметром 762 мм, кондуктор -406 мм, промежуточную колонну -273 мм, эксплуатационную колонну- 178 мм.

В практике буровых работ на море с БС и ППБУ применяют одно- или двухблочную конструкцию ПУО.

Некоторые одноблочные конструкции преимущественно используют на больших глубинах вод, в несложных двух- и трехколонных конструкциях скважин и на небольших глубинах бурения.

Двухблочные конструкции применяют преимущественно на небольших глубинах вод, в сложных четырех- и пятиколонных конструкциях скважин и на больших глубинах бурения.

Показанный на рисунке 18 одноблочный подводный устьевой комплекс состоит из следующих узлов:

1- пульт бурильщика; 2-пульт управления штуцерным манифольдом; 3-аккумуляторная установка; 4- гидравлическая силовая установка; 5-дистанционный пульт управления;6-шланговые барабаны 7-гиравлический спайдер;8- верхнее соединения морского стояка;9-телескопический компенсатор; 10-соединение ; 11- угловой компенсатор; 12- нижний узел морского стояка; 13-направляющие; 14- подводные задвижки; 15-цанговая муфта; 16- опорная плита;17-акустический датчик; 18- плашечные превенторы; 19-штуцерный манифольд; 20-морской стояк.

Преимущества одноблочной конструкции ПУО- сокращение времени на установку и монтаж комплекса, так установленный одноблочный комплекс ПУО используется в течение всего времени бурения скважины.

На рисунке 18 приведена одноблочная конструкция ПУО, обеспечивающая бурение многоколонных глубоких скважин (фирма «Камерон», США).

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.

Морской стояк(рис 19).

Морской стояк является одним из важнейших и ответственных узлов общего комплекса ПУО.

В процессе буровых работ морской стояк эксплуатируется в сложных условиях. Практикой работ установлено, что такие условия эксплуатации приводят к повреждению его отдельных узлов. Причинами повреждений морского стояка могут быть длительный период воздействия на узлы суровых морских условий, использование буровых растворов большей плотности, нарушение рекомендации, недостаточное натяжение нижней секции морского стояка и слабый контроль за изменением угла поворота шарового соединения при отклонения стояка от вертикали, использование недостаточно надежных узлов соединений, не соответствующих условиям работы в данном районе, а также недостаточный опыт работы при эксплуатации стояков и отсутствие соответствующей теоретической базы для их расчета.

Рис.19—Морской стояк

1-верхняя секция с отклонителем потока и шаровым компенсатором; 2— телескопический компенсатор; 3-натяжные канаты; 4— промежуточная секция;5-нижняя секция с шаровым и гидравлическим соединителем

Источник

Назначение и типы подводного устьевого оборудования

2020-01-15
554

В практике бурения скважин с ПБС (БС, ППБУ) широко при­меняются комплексы подводного устьевого оборудования (ПУО), устанавливаемые на морском дне. Такое расположение позволяет наибольшие смещения плавсредства от центра скважины, а уста­новленное на морском дне оборудование меньше подвержено ме­ханическим повреждениям.

Комплекс ПУО предназначен для:

— обеспечения при бурении скважины гибкой замкнутой тех­нологической связи между перемещающимся от воздействия волн и течений БС или ППБУ и неподвижным подводным устьем, уста­новленным на морском дне;

— направления в скважину бурильного инструмента, обеспече­ния замкнутой циркуляции бурового раствора, управления сква­жиной при бурении и др.;

— надежного закрытия бурящейся скважины с целью преду­преждения возможного выброса из скважины при аварийных си­туациях или при отсоединении буровой установки в случае боль­ших волнений моря.

Принципиальные особенности конструкций, широко приме­няемых в настоящее время ПУО, состоят в следующем.

1. Устье скважины устанавливают под водой, непосредственно на морское дно или в подводном положении на специальной плат­форме (трубе).

2. Подводное устье с судном соединено с помощью специаль­ной водоотделяющей колонны и направляющих тросов (колонн).

3. Управление подводным комплексом осуществляется дистанционно с судна в основном с помощью гидроуправления.

4. Разъединение и соединение частей подводного оборудования, в том числе и водоотделяющей колонны, осуществляется с ПБС, благодаря применению специальных зажимов.

5. Для компенсации действия вертикальных колебаний ПБС на водоотделяющую и бурильную колонны применяются специальные компенсаторы колебаний.

6. Бурение скважины, в том числе и под шахтное направление, может производиться как турбинным, так и роторным способом.

7. Все обсадные колонны подвешивают в устьевой головке, расположенной на дне моря.

Существует несколько конструкций ПУО, обеспечивающих бу­рение скважин на различных глубинах моря, начиная с 50 до 1800 м и более.

Большая глубина установки ПУО предъявляет высокие требо­вания к его прочности, надежности к вибрациям, способности вы­держивать большие внешние давления, быть герметичным и на­дежно дистанционно управляемым. Конструкция узлов комплекса должна обеспечивать точность стыковки узлов при монтаже и рас­стыковки при демонтаже. Качество стыковки должно быть высо­ким, обеспечивающим нормальную работу и управление ПУО.

Особое внимание уделяют расположению механизмов связи: натяжным устройствам, установленным на БС или ППБУ, которые подвергаются действию волн, течения и ветра.

Недостаток размещения ПУО на дне моря — сложность управле­ния, эксплуатации и ремонта.

В практике буровых работ на море с БС и ППБУ применяют одноблочную или двухблочную конструкцию ПУО.

Некоторые одноблочные конструкциипреимущественно ис-полыуют на больших глубинах вод, в несложных двух- и трехко­лонных конструкциях скважин и на небольших глубинах бурения.

Преимущества одноблочной конструкции ПУО — сокращение времени на установку и монтаж комплекса, так как установленный одноблочный комплекс ПУО используется в течение всего време­ни бурения скважины. К недостаткам одноблочного ПУО следует отнести его большую массу (до 200 т) по сравнению с двухблоч-ным, масса которого примерно 80 т.

Двухблочные конструкцииприменяют преимущественно на небольших глубинах вод, в сложных четырех- и пятиколонных конструкциях скважин и на больших глубинах бурения.

Преимущества двухблочной конструкции — возможность ее применения при бурении глубоких скважин сложной конструкции, относительно малая масса каждого блока противовыбросового оборудования и возможность производства ремонта свободного блока. К недостаткам следует отнести затрату времени на демон­таж первого и установку и монтаж второго блока в процессе буре­ния скважины, а также потребность дополнительного места для хранения неработающего блока. В настоящее время за рубежом используются одноблочные конструкции ПУО с проходным от­верстием диаметром 476,24 мм, которые практически обеспечива­ют бурение глубоких скважин сложной конструкции.

За рубежом применяются различные по типу и технологии мон­тажа комплексы ПУО. Основные отличительные черты некоторых типов ПУО связаны прежде всего с конструкцией шахтного на­правления и способом его установки.

Так, у некоторых ПБС основание подводного комплекса пред­ставляет собой монолитную плиту, устанавливаемую на морское дно и связанную тросами с судном. Такое основание из-за неров­ности и неоднородности морского дна трудно установить горизонтально и, следовательно, выдержать вертикальность шахтного на­правления.

На рис. 14.2 показана конструкция комплекса ПУО со всеми элементами, которая была применена в проекте ЭБСЗООО/150, принципиально мало отличающаяся от зарубежного подводного комплекса и в основном имеющего конструктивно одинаково оформленных узлов.

В собранном виде комплекс подводного устьевого оборудова­ния включает в себя следующие основные узлы: ПУО, водоотде­ляющую колонну, оборудование на самом судне.

ПУО состоит (см. рис. 14.2) из опорной плиты 1 для передачи нагрузки на грунт от устьевого оборудования и устьевой головки 2 для обвязки и герметизации всех обсадных колонн и для присое­динения противовыбросового оборудования 3, нижнего замкового соединения 4, быстроразъемного соединения типа СГ-2 5 и водо­отделяющей колонны 6. На конце водоотделяющей колонны уста­новлено гибкое соединение 7 типа ГС-406 или ГС-305, позволяю­щее избежать жесткой заделки нижнего конца колонны.

Плита / имеет шестигранную форму, к ней прикреплены три колонны, внутри которых проходят тросы 8, натягиваемые с судна с помощью лебедок 20. По этим направляющим колоннам спус­кают и поднимают на судно все необходимое оборудование с по­мощью направляющей трехгранной рамы 10.

Непосредственно на буровом судне находится водоотделяющая колонна с компенсатором вертикальных колебаний 12, который крепится непосредственно к судну и служит для того, чтобы избе­жать сжатия или растяжения водоотделяющей колонны при вер­тикальной качке ПБС. Для улучшения условий работы водоотде­ляющей колонны в условиях морского волнения служит специ­альное натяжное устройство 18, состоящее из противовесов 14, которые с помощью тросов 75 через блоки 16 на кронштейнах 17 натягивают наружную трубу компенсатора лебедками 9. Для цен­трирования водоотделяющей колонны с осью ротора служит рас­положенный на турели 18 центратор 19.

Рисунок 14.2 Подводное устьевое оборудование морской скважины

Все монтажные работы по сборке и разборке подводного обо­рудования выполняются с помощью монтажного устройства, со­стоящего из монтажных балок и опорных плит, размещенных над отверстием в турели.

Управление подводным оборудованием осуществляется через систему гибких шлангов /7с палубы бурового судна. Шланги на­матывают на барабаны специальных лебедок, расположенных на палубе судна вблизи турели. Помимо этого, на палубе судна мон­тируют насос для подачи жидкости в систему управления и пульт управления этой системой, устанавливаемый обычно вблизи поста управления бурильщика.

На ПБС «Блю Вотер» фирмы «Шелл» основание скважины представляет собой металлоконструкцию с тремя направляющими колоннами и тремя направляющими тросами. ПУО имеет дистан­ционное гидравлическое управление и пятиколонную конструк­цию скважины, причем фундаментная плита установлена на пер­вой колонне (508 мм) и может демонтироваться после бурения.

Установка «Атлантик Рефайнинг» имеет несколько отличную конструкцию. Здесь в качестве основания использована первая об­садная колонна (914 мм), возвышающаяся над дном на несколько десятков метров, на котором смонтировано все оборудование устья. Управление установкой — дистанционное гидравлическое. Такая конструкция позволяет в некоторых случаях расположить устье в зоне водолазного обслуживания и улучшить работу теле­камер в случае их использования для контроля устьевого оборудо­вания.

В зарубежной практике Американский нефтяной институт (API), обобщив многолетний опыт работы буровых компаний, раз­работал практические рекомендации по применению противо­выбросового оборудования API RP-53 для наземного и морского бурения с подводным расположением устья скважин.

Для обозначения узлов стволовой части принят специальный код: А — универсальный превентор; G — вращающийся превентор; R — однокорпусной плашечный превентор; ra — двухкорпусной пла-шечный превентор; Rt — трехкорпусной плашечный превентор; X —универсальный плашечный превентор; S — крестовина; Сн — муфта высокого давления для соединения блока превенторов с колонной головкой или отдельных узлов в общей сборке стволовой части ПУО; C_L — муфта низкого давления для соединения морского стоя­ка с блоком превенторов.

В зависимости от рабочего давления подводное противовыбро-совое оборудование подразделяется на две группы: на рабочее давление 14 и 21 МПа и рабочее давление 35, 70 и 105 МПа.

1. Назначение и типы устьевого оборудования морских скважин?

2. Какие способы расположения устьевого оборудования и связанных с ним конструкций?

3. Типы устьевого оборудования скважин?

4. Назначение и типы подводного устьевого оборудования?

Источник

УСТЬЕВО́Е ОБОРУ́ДОВАНИЕ

УСТЬЕВО́Е ОБОРУ́ДОВАНИЕ, со­во­куп­ность тех­нич. средств, ус­та­нав­ли­вае­мых на устье бу­ро­вой сква­жи­ны. Пред­на­зна­че­но для гер­ме­ти­за­ции устья, под­вес­ки об­сад­ных ко­лонн и ко­лонн на­сос­но-ком­прес­сор­ных труб (НКТ), управ­ле­ния по­то­ка­ми про­дук­ции сква­жин, про­ве­де­ния разл. тех­но­ло­гич. опе­ра­ций в сква­жи­не и др.; со­сто­ит (сни­зу вверх) из ко­лон­ной го­лов­ки и фон­тан­ной ар­ма­ту­ры (труб­ной го­лов­ки и фон­тан­ной ёл­ки).

Ко­лон­ная го­лов­ка кон­ст­рук­тив­но пред­став­ля­ет со­че­та­ние не­сколь­ких свя­зан­ных ме­ж­ду со­бой ка­ту­шек или кре­сто­вин, не­су­щих об­сад­ные ко­лон­ны; жё­ст­ко со­еди­ня­ет (об­вя­зы­ва­ет) в еди­ную сис­те­му все об­сад­ные ко­лон­ны сква­жи­ны, обес­пе­чи­ва­ет изо­ля­цию и гер­ме­ти­за­цию меж­ко­лон­ных про­странств и вы­пол­не­ние не­об­хо­ди­мых тех­но­ло­гич. опе­ра­ций.

Труб­ная го­лов­ка мон­ти­ру­ет­ся на ко­лон­ную го­лов­ку и пред­на­зна­че­на для за­кре­п­ле­ния в ней од­ной или двух ко­лонн НКТ, а так­же кон­тро­ля и управ­ле­ния по­то­ком сква­жин­ной сре­ды в за­труб­ном (меж­труб­ном) про­стран­ст­ве.

Фон­тан­ная ёл­ка ус­та­нав­ли­ва­ет­ся на труб­ной го­лов­ке и слу­жит для рас­пре­де­ле­ния и ре­гу­ли­ро­ва­ния по­то­ков про­дук­ции из сква­жи­ны. Со­сто­ит из за­пор­ных (за­движ­ки, ша­ро­вые или ко­нич. кра­ны) и ре­гу­ли­рую­щих (шту­це­ры по­сто­ян­но­го или пе­ре­мен­но­го се­че­ния) уст­ройств, фи­тин­гов (ка­туш­ки, трой­ни­ки, кре­сто­ви­ны, крыш­ки), уп­лот­ни­те­лей и др. Фон­тан­ные ёл­ки вы­пус­ка­ют для оп­ре­де­лён­ных экс­плуа­тац. ус­ло­вий; бы­ва­ют кре­сто­во­го или трой­ни­ко­во­го ти­па.

Ра­бо­чее дав­ле­ние фон­тан­ной ар­ма­ту­ры 7–105 МПа, про­ход­ное се­че­ние центр. за­пор­но­го уст­рой­ст­ва 50–150 мм.

Источник

Подводное устьевое оборудование

ПОДВОДНОЕ УСТЬЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ (а. submersible well head equipment; н. mariner Воhrlochabschlu ß , Unterwasser-Sonden- kopfausrustung; ф. equipement de tete du puits sous-marin; и. equipo submarino de boca del pozo) — комплекс технических средств для герметизации и подвески обсадных колонн и устройств при эксплуатации нефтяных и газовых скважин с подводным устьем. Подводное устьевое оборудование состоит из оборудования обвязки (подвески и герметизации межтрубных пространств) обсадных колонн (OK) и подводной фонтанной арматуры с устройствами для соединения её с устьем скважины и водоотделяющей колонной. Оборудование обвязки OK включает колонные и подвесные головки, узлы герметизации межтрубных пространств и основание (рис. 1).

Колонные головки снабжены проточками для соединения с подводным противовыбросовым оборудованием или фонтанной арматурой. Подвесные головки в комплекте с узлами герметизации обеспечивают обвязку технических и эксплуатационных колонн с колонной головкой. Подводная фонтанная арматура (ПФА) представляет собой блок устройств для герметизации устья скважины, регулирования режима её работы и направления нефтегазопродуктов в подводный трубопровод. ПФА состоит из рамы, катушки подвески насосно-компрессорных труб (HKT), блока задвижек, электрогидравлического коллектора управления задвижками, буферной части — переводника для подсоединения морского стояка, поискового акустического буя, арматуры, выкидной линии, электрогидравлического шлангокабеля (рис. 2).

Реклама

ПФА имеет вертикальные гидравлические соединители выкидных линий для подъёма её на поверхность без отсоединения этих линий. Электрогидравлический коллектор монтируется на ПФА, однако при необходимости он может быть поднят отдельно. Скважины, оснащённые подводным устьевым оборудованием, группируются вокруг эксплуатационных платформ. Управление фонтанной арматурой осуществляется с платформы дистанционно.

По конструкции комплексы подводного устьевого оборудование разделяются на «мокрые» и «сухие». «Мокрые» комплексы отличаются большим конструктивным разнообразием — от отдельно стоящей фонтанной арматуры до сложных систем, объединяющих в одной опорно-направляющей плите устья 30-40 наклонно направленных скважин (например, на месторождении Хаттон в Северном море). Рассчитано подводное устьевое оборудование на рабочие давления 35, 70 и 105 МПа. В полярных областях для предотвращения разрушения устьев скважины дрейфующими айсбергами разрабатываются системы подводного устьевого оборудование т.н. кессонного типа, в которых все колонные головки и фонтанная арматура размещаются в трубе кондуктора ниже уровня дна моря. «Сухой» комплекс представляет собой герметичную камеру, внутри которой расположено устьевое оборудование, рассчитанное на обслуживание непосредственно рабочим персоналом. Камера имеет шлюз, с которым стыкуется подводный аппарат, доставляющий в камеру оператора. Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, «сухие» системы не вышли из стадии поисковых исследований, хотя предполагается, что они найдут применение при глубине воды 800-900 м, не доступной для современной водолазной техники.

Подводное устьевое оборудование устанавливается в процессе бурения и подготовки к эксплуатации скважин: скважина оснащается оборудованием обвязки устья и после завершения всех процессов строительства и испытания ствол герметизируется, противовыбросовое оборудование демонтируется. При подготовке скважины к эксплуатации катушка подвески HKT спускается, устанавливается и фиксируется на устье. Проводится испытание на герметичность соединения катушки с колонной головкой, спускается на морском стояке буровое противовыбросовое оборудование и соединяется с катушкой подвески HKT. Это обеспечивает безопасное проведение работ по расконсервированию скважины, спуску скважинного оборудования. Существуют модификации подводного устьевого оборудования, в которых подвеска HKT осуществляется внутри колонной головки. После опрессовки оборудования и установки пробок в HKT противовыбросовое оборудование отсоединяется и поднимается. Затем по водоотделяющей колонне, имеющей 2 и более каналов для связи с трубным и затрубным пространствами, спускается фонтанная арматура и соединяется с HKT или колонной головкой с помощью гидравлических соединительных муфт. Одновременно происходит соединение каналов HKT с фонтанной арматурой. После вызова притока и освоения скважина перекрывается буферной задвижкой и переводится на работу в подводный трубопровод, дальнейшее управление подводным устьевым оборудованием осуществляется с пункта сбора продукции (эксплуатационные платформы). Водоотделяющая колонна поднимается, на буферную часть фонтанной арматуры устанавливается предохранительный колпак. Все операции по установке и обслуживанию подводного устьевого оборудования производятся с поверхности без использования водолазов.

Подводное устьевое оборудование для эксплуатации нефтяных и газовых скважин разрабатывается с 1960. К 1987 ежегодно строится 40-60 скважин с подводным закачиванием (около 2% морских скважин). Общее количество таких скважин в мире 416, большая часть скважин расположена на глубине моря до 250 м.

Источник

Устье скважины, Устьевое оборудование

ИА Neftegaz.RU. Устье скважины — соединение обсадной трубы с противовыбросовым устройством или с фонтанной арматурой, закрепленными болтами или приваренными к направляющей трубе или кондуктору.
Устье скважины находится на поверхности земли и представляет собой начало углубления, а дно называется забоем.

• защитное — предотвращает обвал рыхлых почв;
• собирательное — является точкой выхода компонентов скважины;
• регулирующее — контроль давление внутри скважинной системы.

Устьевое оборудование — это комплекс оборудования, предназначенного для обвязки обсадных колонн, герметизации устья скважины (затрубного пространства, внутренней полости НКТ, отвода продукции скважины) в процессе бурения, капитального ремонта скважин и регулирования режима работы скважины в процессе её эксплуатации.

В состав устьевого оборудования, используемого в обвязке устья в процессе бурения скважины, входят:

• колонная головка,
• противовыбросовое оборудование.

Колонная головка
Колонная головка, с помощью которой обвязываются обсадные колонны в процессе бурения, служит также основанием для установки фонтанной арматуры.
Она остается на скважине на весь период эксплуатации.
Функции головки обсадной колонны:

• соединение обсадных конструкций и другого устьевого оборудования,
• герметизацию пространства;
• удержание массы технической колонны;
• удержание эксплуатационной колонны.

Присоединение очередного звена обсадной колонны обеспечивают фитинги, которые крепятся на колонную головку.
Монтаж обсадных труб производится с использованием адаптеров и регуляторов.

В состав эксплуатационного устьевого оборудования также входят:

• фонтанная арматура,
• манифольд фонтанной арматуры,
• приспособление для замены задвижек под давлением,
• лубрикатор, применяемый при исследованиях скважин,
• комплект задвижек, переводников и других деталей, необходимых для монтажа и обвязки устьевого оборудования.

Фонтанная арматура
Фонтанная арматура — это система механизмов и приспособлений, выполняющих регулирующие и контролирующие функции.
Фонтанная арматура обеспечивает:

• герметизацию устья фонтанирующей скважины,
• подвеску колонн лифтового назначения,
• контроль и управления потоками.

Состав фонтанной арматуры:

• колонная головка — связана с обсадной колонной;
• трубная головка — связана с лифтовыми колоннами;
• фонтанная елка — распределение и регулировка продукции.

Требования к оборудованию:

• способность выдерживать высокое давление;
• возможность проведения замеров давления;
• обеспечивать выпуск или закачку газа;
• возможность подвешивания обсадных колонн,
• возможность герметизации.

Схемы фонтанной арматуры:

• манометрическая;
• вентильная;
• тройниковая;
• дроссельная.

Для соединений компонентов арматуры используют фланцы и хомуты.
Присоединение трубопроводу осуществляется через манифольд.

Источник