Превенторные установки для моря

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

Российский государственный  университет

нефти и газа им. И. М. Губкина

 

Кафедра машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности

 

Курсовой проект

на тему: Превенторные установки для моря

 

 

Руководитель проекта:                                            Студент:

профессор                                                                       группа МО-09-9

Шейнбаум В. С.                                                               Кукушкин П. А.

 

______________________

  (подпись и дата проверки)                                                  

                                                                                   

 

  _______________________ «К защите»

               (оценка)

_______________________                             _______________________

                (подпись)                                                                          (подпись)

_______________________                             _______________________

                   (дата)                                                                                  (дата)

                                                    

                        

Москва 2012

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Назначение  и состав оборудования противовыбросового

 

Противовыбросовое оборудование предназначено для герметизации устья нефтяных и газовых скважин в процессе их строительства и ремонта с целью обеспечения безопасного ведения работ, предупреждения выбросов и открытых фонтанов, охраны окружающей среды. Противовыбросовое оборудование позволяет выполнять следующие операции:

• герметизировать устья скважины при спущенных бурильных трубах и без них;
• вымывать флюид из скважины по принятой технологии;
• подвешивать колонны бурильных труб на плашках превентора после его закрытия;
•    контролировать над состоянием скважины во время глушения;
• расхаживать колонны бурильных труб для предотвращения ее прихвата;
• спускать или поднимать части или все колонны бурильных труб при герметично закрытом устье скважины.

 

Основными причинами  возникновения газонефтеводопроявлений являются:

 

1. Недостаточная плотность раствора вследствие ошибки при составлении плана работ или несоблюдения рекомендуемых параметров раствора бригадой текущего, капитального ремонта и освоения скважин.
2. Недолив (недостаток бурового раствора) скважины при спуско-подъемных операциях.
3. Поглощение жидкости, находящейся в скважине.
4. Глушение скважины перед началом работ неполным объемом или отдельными порциями.
5. Уменьшение плотности жидкости в скважине при длительных остановках за счет поступления газа из пласта.
6. Нарушение технологии эксплуатации, освоения и ремонта скважин.
7. Длительные простои скважины без промывки.

 

 

 

 

 

Основными признаками газонефтеводопроявлений являются:

 

1. Перелив (недопустимое количество смеси бурового раствора и флюида в скважине) жидкости из скважины при отсутствии циркуляции.

2. Увеличение объема промывочной жидкости в приемных емкостях при бурении или промывке скважины.
3. Увеличение скорости потока промывочной жидкости из скважины при неизменной подаче насоса.
4. Уменьшение (по сравнению с расчетным) объема доливаемой жидкости при спуско-подъемных операциях.
5. Увеличение объема вытесняемой из скважины жидкости при спуске труб (по сравнению с расчетным).
6. Снижение плотности жидкости при промывке скважины.
7. Повышенное газосодержание в жидкости глушения.

 

 

Стандарт предполагает 10 типовых схем состава и размещения оборудования. В зависимости от местных  условий бурения эти схемы могут корректироваться по согласованию с региональными органами Госгортех- надзора РФ. Указанный выше ГОСТ дает нам порядок обозначения оборудования противовыбросового 0115-230/80x35:

О — оборудование;

П — противовыбросовое;

5 — схема компоновки по ГОСТ 13862—90;

230 — проходное отверстие  элементов стволовой части, мм;

80 — условный проход  элементов манифольда в мм;

35 — рабочее давление  элементов в ОП, МПа.

Отдельные элементы оборудования противовыбросового обозначаются сокращенно:

ППГ — превентор плашечный  гидравлический;

ПГГР - превентор плашечный  с ручным приводом;

ПК (У) — превентор  кольцевой (универсальный);

МПБ — манифольд прямоточный  блочный.

 

 

 

Превенторная  установка CAMERON

 

 

 

Превентор кольцевой

Превентор кольцевой предназначен для герметизации устья при бурении нефтяных и газовых скважин с целью обеспечения безопасного ведения работ, при ликвидации газонефтеводопроявлений и при выполнении различных технологических операций при строительстве скважин в соответствии с техническим проектом скважины.

Уплотнитель превентора обеспечивает герметизацию устья скважины вокруг любой части бурильной  колонны, насосно-компрессорных труб, а также при отсутствии инструмента. Уплотнитель позволяет производить расхаживание и протаскивание инструмента.

Превентор кольцевой  состоит из корпуса  с фланцевым  креплением, внутри которого установлены: поршень, планшайба, отделяющая полость управления  от полости скважины. Уплотнитель представляет собой металлоармированное резинотехническое изделие. Элементы арматуры уплотнителя выполнены в виде ребер жесткости, завулканизированных в резину. Конструкция арматуры такова, что при закрывании уплотнителя она стремится образовать кольцо, препятствующее выдавливанию резины в проходное отверстие превентора. Корпус и поршень имеют фторопластовые пояски для предотвращения контакта металла по металлу и служат как опорные направляющие для передвижения поршня.

Превентор плашечный

Превентор плашечный  предназначен для герметизации устья  бурящейся или ремонтирующейся скважины с целью предупреждения выброса. Превентор состоит из корпуса и крышек с гидроцилиндрами. Корпус представляет собой стальную отливку коробчатого сечения и сквозную горизонтальную прямоугольную полость, в которой размещаются и двигаются плашки.

Плашка состоит из вкладыша, резинового уплотнения плашки и корпуса плашки.

Конструкция плашек позволяет  подвешивать колонну бурильных труб, удерживать от выдавливания инструмента из скважины устьевым давлением и расхаживать бурильный инструмент. Оптимальный режим расхаживания устанавливается эксплуатирующими организациями с учетом конкретных условий работы.

Плашка в собранном  виде насаживается на Т-образный паз  штока и вставляется в корпус превентора.

Перемещение каждой плашки осуществляется поршнем гидравлического цилиндра. Масло от коллектора по маслопроводам и через поворотное ниппельное соединение под давлением поступает в гидроцилиндры.

Превентор срезной

Превентор срезной состоит  из корпуса с крышками и гидроцилиндрами. В корпусе установлены нижняя и верхняя срезные плашки. Срезные плашки перерезают трубу, герметизируют превентор и могут быть использованы как глухие плашки. Срезные плашки состоят из корпусов с выполненной на их ножах специальной наплавкой. Герметизация ножей и корпуса превентора осуществляется уплотнителями. Конструкция срезных плашек была отработана при испытании оборудования противовыбросового. Перерезались бурильная труба 127 мм с толщиной стенки 10 мм из стали прочности GAPRP 7G и имитатор бурильной трубы 127 мм с толщиной стенки 12,7 мм из стали 38х2Н2МАтой же группы прочности. Время от подачи давления в гидроцилиндры до завершения реза составляло 9 секунд. Проверка давлением 70 МПа на герметичность плашек подтвердила их герметичность. Было выполнено требуемое стандартом API-16А четыре реза трубы с сохранением работоспособности плашек.

Конструкция одноцилиндрового превентора срезного (под давление гидроуправления 21 МПа) аналогична конструкции простых плашечных превенторов, Следует сказать также, что ход поршня у срезных превенторов более чем у простых для обеспечения загиба срезанной трубы.

 

 

 

 

 

 

 

Гидроаккумулятор

 

 

Гидроаккамуляторы Parker с рабочим давлением 51,7МПа, объемом 364 л для компании Cameron

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок зарядки  баллонов

 

 

 

 

 

 

 

Дистанционное управление противовыбросовым оборудованием

Установки дистанционного управления подводным расположением противовыбросового оборудования по типу привода делятся на:

а) гидравлические, где подводные распределители имеют гидравлический привод, рекомендуется использовать до глубины моря 610 м (фирма «Стевард и Стивенсон»);

б) электрогидравлические, где распределители имеют электропривод, рекомендуется использовать до глубины моря 915 м;

в) телеметрическое (мультиплекс), где подводные распределители имеют электропривод, но сигнал поступает в подводный коллектор в кодированном виде, рекомендуется применять на глубине свыше 915 м.

В установке с гидравлическим пультом управления предусмотрен многоканальный гидравлический шланг диаметром 25,4 мм для подвода жидкости давлением 21 МПа от насосного блока в аккумуляторы и диаметром 3,17 мм для подачи жидкости давлением 2,5 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оборудование  расположенное над уровним моря

 

Фирма «Стевард и Стивенсон» предусматривает пневматическое и  электрическое дистанционные управления распределителями. На пультах управления предусмотрены: графическое изображение управляемого оборудования с расположением рукояток распределителей; горизонтальное перемещение для исключения их повреждения; устройство против случайного включения. Пульты пневмогидравлический и электрический на установках дублируют друг друга.

 

 

 

 

 

 

 

Оборудование  устья морских скважин в США

Увеличение числа превенторов  при морском бурении вызвано  большими затратами на ликвидацию проявлений, чем на ликвидацию выбросов из скважин  на суше. В основном используются плашечные  превенторы на 75 и 105 МПа и универсальные  на 21 и 35 МПа. Последние служат для герметизации устья скважины вокруг бурильной трубы, ведущей штанги, каната и каротажного кабеля.

Превенторные установки  монтируются внутри блочной рамы, и число крестовин принимается равным двум.

В США разработана  схема обвязки противовыбросового оборудования для морского бурения на арктических островах. Для этой цели было разработано искусственное утолщение океанского льда с тем, чтобы он мог выдержать серийные наземные установки разведочного бурения. Скважины были пробурены до глубины 272 м, превенторное оборудование располагалось над водой. Перед началом бурения на дне океана устанавливалась направляющая плита и устье закреплялось водоотделяющей колонной. После бурения и спуска кондуктора затрубное пространство цементировали, а на колонну труб монтировали противовыбросовое оборудование. Устьевое оборудование (колонная головка, водоотделяющая труба, превенторные установки) натягивали канатами при помощи двух гидравлических цилиндров. Для долива скважины от емкости к катушке подводили отдельную линию, смонтированную выше универсального превентора.

Целесообразность монтажа превенторов  под уровнем воды или на дне  моря диктуется различными требованиями, основными из которых являются следующие:

а) сохранение устья скважины при аварийных ситуациях и различных климатических условиях (движение айсберга, колебание волн и др.);

б) снятие плавучих установок без демонтажа противовыбросового оборудования.

На выкидных линиях устанавливают  штуцеры регулируемого типа. Жидкость, поступающая из скважины, направляется в желобную систему или в специальные амбары. При морском бурении вращающиеся превенторы устанавливают в редких случаях, причем используют универсальный превентор, давление в котором регулируют таким способом, чтобы при малых утечках жидкости можно было расхаживать и вращать инструмент.

Фирмами, производящими установки  дистанционного управления противовыбросовым оборудованием на море, являются «Стевард и Стивенсон» («Кумей»), «Камерон-Рейне», «Хайдрил» и «Ракер-Шеффер». Установки предусматриваются для использования на искусственных островках (суша), эстакадах и плавучих буровых судах. Управление установки состоит из насосно-аккумуляторного блока, основного и вспомогательного пультов управления, шлангов, кабелей и трубопроводов для рабочей жидкости. Часто основной и вспомогательный пульты управления соединены с насосно-аккумуляторной установкой многоканальным шлангом и электрокабелем.

Фирма «Стевард и Стивенсон» выпускает  насосно-аккумуляторные блоки трех серий S, G и Е, отличающиеся по степени сложности и приводом — электрическим или пневматическим. Серии могут быть комбинированными, всего фирма предлагает более 60 базовых установок. Давление в аккумуляторах поддерживается равным 10,5 и 21 МПа; рабочее давление в гидросистемах, равное 10,5 МПа, поддерживается регулирующим клапаном. Пневмогидравлические аккумуляторы выпускаются трех типов: S — баллонный с гибкой диафрагмой объемом 37 и 85 л; G — баллонный поплавковый объемом 75,7 и 113,55 л; В — шаровой объемом 302,8 л.