Противовыбросовое оборудование устья скважины

16.11.2020

До вскрытия пласта с аномально высоким давлением на устье скважины устанавливают комплект противовыбросового оборудования, который обычно включает два плашечных и универсальный превенторы. При роторном бурении, при бурении с продувкой, с промывкой аэрированной жидкостью, с обратной промывкой, а также при бурении с регулируемым дифференциальным давлением (в том числе — с поддержанием равновесия давлений) в состав комплекта включают также вращающийся превентор. Вращающиеся превенторы используют для герметизации устья скважины в период вращения или расхаживания бурильной колонны, пока избыточное давление на устье сравнительно невелико. При высоком избыточном давлении вращать или перемещать колонну бурильных труб не рекомендуется, так как при этом быстро изнашивается резина уплотнительных элементов и нарушается герметичность.

Схема герметизации устья скважины при высоком давлении такова. На фланец верхнего конца кондуктора (или промежуточной колонны) устанавливают крестовину с двумя боковыми отводами (рис. 11). Сверху к крестовине последовательно крепят превенторы сначала плашечные, затем — универсальный (и вращающийся). Над верхним превентором устанавливают патрубок-направление. Пока на устье давление атмосферное и необходимости в герметизации нет, промывочная жидкость из скважины при бурении направляется по патрубку-направлению в очистную систему. К атому же патрубку присоединяют трубопровод от емкости для долива скважины при подъеме бурильной колонны.

К крестовине присоединяют два трубопровода: рабочий и аварийный. Рабочий трубопровод снабжают быстросменным и регулируемым штуцерами. После закрытия превентора поток промывочной жидкости направляется из скважины по рабочему трубопроводу в очистную систему; при этом избыточное давление срабатывается в штуцерах. К рабочему трубопроводу подсоединяют линии от бурового насоса и от насоса, способного создавать более высокое давление (обычно в качестве такого используют насос мощного цементировочного агрегата). По напорным линиям в скважину подают утяжеленную промывочную жидкость, если необходимо ликвидировать начавшееся проявление.

Аварийная линия служит для отвода пластовой жидкости (газа) в специальный амбар или к факелу в случае начавшегося проявления, если скважину нельзя оставить закрытой на время, пока ведется подготовка к глушению ее. На рабочем и аварийном трубопроводах устанавливают краны высокого давления с дистанционным управлением, манометры высокого давления, а иногда также расходомер.

Если ожидают, что могут быть вскрыты объекты с очень высоким пластовым давлением и что в пластовой жидкости (газе) в случае проявления может содержаться большое количество абразивных частиц или компонентов, вызывающих коррозию, вместо двух устанавливают три плашечных превентора, в том числе один с глухими плашками; в комплект обвязки при этом вводят также вторую крестовину, дополнительные рабочую и аварийную линии.

Весь комплект противовыбросового оборудования размещают между полом буровой и поверхностью земли. Рабочий и аварийный трубопроводы кладут на специальные стойки-опоры и крепят к ним, чтобы устранить возможность сильной вибрации при эксплуатации.

Рабочее давление противовыбросового оборудования должно соответствовать максимальному давлению, которое может возникнуть на устье скважины в случае закрытия превентора после начавшегося газо-, нефте-, водопроявления. При бурении газовых и разведочных скважин наибольшее избыточное давление на устье определяют для случая выброса всей промывочной жидкости по формуле

Tс — средняя абсолютная температура газа в скважине (по шкале Кельвина); е — основание натуральных логарифмов.

В случае нефтяной скважины возможное избыточное давление на устье обычно рассчитывают по приближенной формуле

где рф — плотность газированной нефти в закрытой скважине.

Для безводных скважин рф можно определить по одной из следующих эмпирических формул:

если давление насыщения нефти меньше давления на устье скважины;

если давление насыщения больше избыточного на устье.

Здесь mф — масса нефти и газа, выделившихся при атмосферных условиях из 1 м3 пластовой нефти;

где рн — плотность дегазированной нефти при атмосферных условиях; рт — плотность газа, выделившегося из пластовой нефти, при тех же условиях; Гф — газовый фактор перед закрытием скважины.

Уменьшить перепад давлений, срабатываемый в штуцерах, вибрации, которые возникают при дросселировании потока газированной жидкости, а также поддерживать большую стабильность давления в кольцевом пространстве скважины и осуществлять первичное отделение газа от жидкости при повышенном давлении по сравнению с атмосферным позволяют устьевые сепараторы. Устьевые сепараторы применяют прежде всего для бурения при равновесии давлений. Обычно на буровой устанавливают два сепаратора: один рассчитан на рабочее давление 8—10 МПа, второй — на избыточное давление около 1 МПа.

Сепаратор представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с полусферическими днищем и крышкой. Он имеет несколько боковых отводов, расположенных на разных уровнях, и один отвод в крышке. Два средних боковых отвода сепаратора высокого давления соединяются трубопроводами с рабочей линией обвязки противовыбросового оборудования: один — сразу же после регулируемых штуцеров, второй — в обход этих штуцеров (рис. 12). На всех отводах установлены краны высокого давления либо предохранительные клапаны.

Перед началом работы сепаратор частично заполняют жидкостью, а пространство над нею — сжатым азотом под рабочим давлением. Сепаратор высокого давления используют прежде всего в период восстановления промывки скважины, в которой вскрыт горизонт с высоким пластовым давлением (или ореол вторжения в зоне АВПД); за время покоя в такой скважине часто появляются пачки сильно газированной жидкости с высоким давлением. Если ожидаемое избыточное давление в кольцевом пространстве у устья может превысить рабочее давление в первом сепараторе, промывочную жидкость направляют в последний через регулируемый штуцер. После снижения давления у устья до рабочего в первом сепараторе промывочную жидкость пускают в обход штуцеров. При малом избыточном давлении у устья поток жидкости направляют в сепаратор низкого давления, первый же сепаратор выключают.

В сепараторе высокого давления часть газа, содержащегося в промывочной жидкости, выделяется и через верхний боковой отвод направляется для утилизации. Частично дегазированная жидкость через нижний боковой отвод направляется в сепаратор низкого давления, где вновь дегазируется. Из этого сепаратора газ через верхний боковой отвод направляется для сжигания в факеле, а промывочная жидкость через нижний боковой отвод — в очистную систему для освобождения от частиц шлама и окончательной дегазации.

Комплект сепараторов снабжен контрольно-измерительными приборами: на газоотводных линиях устанавливают газовые счетчики-расходомеры; на верхних и нижних боковых отводах — разгрузочные клапаны; последние регулируют отвод газа и жидкости так, чтобы в сепараторе стабильно сохранялось рабочее давление. Управление работой сепараторов и регулируемых штуцеров осуществляется дистанционно со специального пульта, на который выведены также показания всех датчиков.

С целью предотвращения выброса жидкости через бурильные трубы непосредственно под ведущей трубой, а в зарубежной практике — между ведущей трубой и вертлюгом устанавливают обратный клапан высокого давления.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна