ГОСТ 13862 90 оборудование противовыбросовое

Разработано противовыбросовое оборудование для предотвращения открытого фонтанирования и выброса флюида из скважины, то есть развития газовых, водяных, нефтяных проявлений, и их последствий. В технической и учебной литературе оборудование получило аббревиатуру ПВО, в стандарте ГОСТ 13862 обозначается ОП.

В противовыбросовый комплекс входит герметизирующее устьевое оборудование, манифольд и станция управления. Дополнительно в эту же категорию относится оборудование, установленное в стволе и на забое скважины. Используется ПВО только в момент строительства скважины и при плановых ремонтах, во время освоения демонтируется полностью или частично.

Характеристики и конструкция составных частей ОП, схемы сборки для не одинаковых эксплуатационных условий изложены в отечественном стандарте ГОСТ 13862. Специальные виды противовыбросового оборудования для морских и фонтанных скважин в нем не рассматриваются.

Назначение и область использования

Кроме загрязнения недр и окружающей среды, фонтан опасен следующими последствиями:

• человеческие жертвы;
• порча оборудования;
• срыв сроков изготовления скважины;
• увеличение себестоимости нефти, газа.

Внезапных выбросов не бывает, в принципе, каждая авария является следствием недостаточной квалификации персонала, начиная от проектировщика, заканчивая бурильщиком. Поэтому противовыбросовое оборудование скважины создано для решения следующих задач:

• обеспечение герметичности устья без инструмента в стволе и со спущенными бурильными трубами;
• вымывание углеводородного флюида;
• подвешивание бурильной колонны и срезание ее по мере необходимости;
• фиксация характеристик рабочей среды и состояния скважины при выполнении операции глушения;
• предупреждение прихвата путем расхаживания колонны бурильных труб;
• спуск/подъем колонны и выполнение бурения без выкида.

Комплекс ПВО разрабатывался для вскрытия и прохождения пластов, содержащих большое количество газа, или имеющих избыточное давление в сравнении с аналогичным показателем внутри ствола скважины. В первом случае газ свободно проникает в буровой раствор, снижает его плотность и гидростатическое давление. Во втором варианте пластовое давление стремится вытолкнуть на поверхность жидкость или газоконденсат, содержащийся в коллекторе.

То есть, изначально противовыбросовое оборудование использовалось исключительно на этапе бурения. При освоении скважины фонтанным способом флюид отбирается в выкидную линию без потерь и протечек. За герметизацию устья отвечает фонтанная арматура. Поэтому после бурения от комплекта ПВО на устье остается только колонная головка, остальные узлы демонтируются.

Однако в процессе освоения скважины регулярно выполняется плановый ремонт КРС/ПРС. Вновь возникает необходимость в превенторах и прочих компонентах ПВО. Поэтому противовыбросовое оборудование применяется, еще, и на этапе ремонта скважины.

Особенности конструкции

Монтируется противовыбросовое оборудование на кондуктор – вторую снаружи обсадную колонну после направления. Устьевая часть ПВО содержит следующие элементы:

• колонная головка – корпус в виде крестовины для обвязки затрубного пространства;
• превенторный блок – один или несколько плашечных превенторов снизу, универсальный превентор посередине, вращающийся превентор сверху.

Под крестовину колонной головки может устанавливаться фланцевая катушка. Количество плашечных превенторов и тип их оснастки (глухие, трубные или срезающие плашки) определяет схема ПВО. Универсальный превентор всегда монтируется в единственном экземпляре. Над ним может стоять вращающийся превентор для расхаживания и вращения бурильной колонны, соответственно.

Фланцевые катушки дополнительно могут стоять между превенторами и сверху последнего из них. Завершает конструкцию сверху сливная воронка, к которой присоединен желоб системы циркуляции.

Для обвязки устьевого ОП оборудования используется манифольд, для управления превенторами, задвжками, дросселями применяется специальная станция. В сепараторе центробежного типа бурраствор очищается от газа и нефти, которые могут сжигаться в топливно-факельных установках, вынесенных за пределы буровой.

Основной управляющий пульт так же выносится за пределы 10 м зоны, вспомогательный пульт управления располагается возле пульта бурильщика. Дополнительно в буровую трубу перед вскрытием пласта устанавливается обратный клапан. А на буровой монтируется 2 шаровых крана – главный и резервный между предохранительным переводником и ведущей трубой. При наличии сероводорода в составе пластового флюид добавляется еще один рабочий кран, сразу после вертлюга.

Колонная головка

Предназначена колонная головка для удержания обсадных колонн на весу на постоянной основе. В зависимости от количества технических и обсадных колонн головка может иметь одно- и многофланцевую конструкцию. Крепится головка ОКК к кондуктору, то есть, второй от внешнего края обсадной колонне после направления. Ее накручивают по резьбе типа Buttress (ГОСТ Р 51906), ОТТГ, ОТТМ (ГОСТ 632, короткая треугольная) либо приваривают по API 6A, ГОСТ 5264.

Обсадные трубы фиксируются внутри головки клиновыми подвесками (трубодержателями), имеющими по умолчанию два варианта исполнения:

• независимое первичное уплотнение;
• верхнее первичное уплотнение, конструктивно относящееся к трубодержателю.

Во вторичном уплотнении используется или одна П-образная манжета, или два таких элемента из эластомера. Дополнительно головки противовыбросового оборудования устья скважины оснащаются следующими элементами:

• резьба дюймовая коническая 1,5 дюйма под пробку для ремонта/замены задвижки;
• каналы для подачи смазки к манжетам уплотнения.

Количество катушек и крестовин зависит от числа обсадных колонн и/или глубины скважины.

Превенторы

В различные типовые схемы противовыбросового оборудования в обязательном порядке включаются превенторы. По назначению это оборудование имеет следующую классификацию:

• плашечные превенторы – герметизация устья без труб или с колонной бурильных труб, находящихся в неподвижном состоянии, срезание колонны УБТ/БТ, ЛБТ при экстренном глушении;
• универсальные превенторы – герметизация труб любого диаметра на всех их участках (замки, высадка) с возможностью расхаживания, вращения колонны;
• вращающиеся превенторы – повышают безопасность работ, расширяют возможности применения инновационных технологий бурения.

Плашечный превентор имеет сквозное вертикальное отверстие в корпусе и боковую прорезь. Сменные плашки крепятся вместе с резиновыми уплотнительными элементами в корпусе, и перемещаются поршнем. Глухими плашками перекрывается стволовое отверстие устья в отсутствие бурильного инструмента в скважине. Срезающими плашками откусывается верхняя часть колонны бурильных труб, мешающая установке глухих плашек на верхнем превенторе во время аварийного глушения.

В универсальном превенторе используется кольцевой уплотнитель из резины, армированной тавровыми стальными вставками. При воздействии на массивное эластичное кольцо плунжера может перекрываться весь внутренний диаметр ствола скважины, или его наружная часть между трубами/замками бурильных труб. Для замены уплотнительного элемента не нужно демонтировать превентор, через него может протаскиваться 2 м труба с муфтами или замками.

Вращающиеся превенторы типа ПВ не входят в комплектацию ПВО схем ГОСТ 13862. Однако это оборудование более удобно в эксплуатации. Существует 4 типоразмера вращающихся превенторов – 156 мм, 307 мм, 230 мм и 320 мм. Первые два управляются вручную, так как не имеют пневматических муфт.

Превенторный блок устанавливается на устье, начиная с бурения ствола под обсадную колонну 377 мм, не раньше того.

Плашечные превенторы обозначаются ППГ, сдвоенного типа – ППГ2. Универсальные превенторы сферической конструкции маркируются ПУС кольцевого типа ПК, ПУ и ПУГ. Превенторы вращающиеся обозначаются ВУГП и ПВ (сферические и кольцевые, соответственно). готовые превенторные установки маркируются ОП5.

Технические характеристики выпускаемых отечественными производителями герметизаторов устья приведены в нижней таблице:

В климатическом исполнении ХЛ для Сибири и Заполярья превенторы оборудуются электрическим обогревом или каналами для парового обогрева.

Манифольд

Управляется противовыбросовое оборудование манифольдом, состоящим из коренных задвижек, сепаратора, дросселирующих устройств и измерительных приборов. Во время бурения манифольд обеспечивает циркуляцию бурового раствора, и проектное противодавление на пласт. При глушении скважины насосные агрегаты подают через манифольд утяжеленный раствор, предотвращая проявления.

Для удобства управления и обслуживания запорной и регулирующей арматуры манифольд собирается на общей раме, оснащается полозьями. Одна линия манифольда предназначена для глушения, подключается одним концом к межтрубному пространству, другим краем к буровым насосам и камере дегазации для сброса газированного флюида.

Вторая линия манифольда – дросселирования – необходима для регулировки давления, дебита и направления потока бурового раствора. При повышенной опасности ГНВП линии дросселирования и глушения могут дублироваться в схеме ПВО.

Станция управления

В большинстве случаев противовыбросовое оборудование оснащается гидравлическими приводами. Для дистанционного управления дросселями, задвижками, превенторами применяется станция, состоящая из двух пультов:

• основной пульт выносится на расстояние 10 м минимум от устья скважины;
• дублирующий пульт находится возле пульта бурильщика.

Для удобства эксплуатации главный пульт может оборудоваться крышей, масляной станцией, электродублером, осветительными приборами регистрами отопления, принудительной вентиляцией, регулятором давления. В состав станции входят гидрораспределительные краны, регулирующие и предохранительные клапаны, электрогидравлические преобразователи, насосное оборудование, пневмогидроаккумуляторы.

Требования ГОСТ 13862

Стандарт от 1990 года за номером ГОСТ 13862 регламентирует противовыбросовое оборудование для бурения и ремонта наземного фонда скважин. В нормативной документации приводится 10 схем обвязки устья для его герметизации при возможных проявлениях ГНВП в скважинах. Параметры оборудования противовыбросового ОП должны соответствовать следующим значениям:

Заказчик может выбрать комплектацию ОП трапно-факельной установкой, сепаратором, специальным элементом для позиционирования замков бурильных труб между превенторами, блочную конструкцию оборудования. В манифольде должны использоваться исключительно полнопроходные запорные устройства.

Типовые схемы ПВО

Чаще всего противовыбросовое оборудование компонуется по следующим четырем схемам ГОСТ 13862:

• 3 схема – крестовина одна, превентры – один плашечный и один универсальный, два дросселя и гасителя потока, расположенных в манифольде параллельно;

• 5 схема – единственная крестовина, один универсальный и два плашечных превентора, в двух линиях манифольда, дроссели управляются вручную;

• 6 схема – одна крестовина корпуса колонной головки, два плашечных и один универсальный превентор, дроссели управляются гидравликой;

• 10 схема – две крестовины, один из трех плашечных превенторов оснащен срезающими насадками, один универсальный превентор, четыре линии манифольда, система управления дросселями комбинированного типа.

Для аномально низкого давления внутри пласта противовыбросовое оборудование монтируется по третьей схеме. Для нормального пластового давления, характерного для подавляющего большинства скважин в Западной Сибири, применяется пятая схема. При содержании сероводорода менее 6% в сочетании с аномально высоким давлением ниже 35 МПа используется шестая схема ПВО.

Десятая схема компоновки противовыбросового оборудования создана для морских скважин, ремонта КРС/ПРС, избыточного устьевого давления более 35 МПа или при содержании в нефти сероводорода больше 6%.

Первая схема разработана для третьей категории скважин. Выкидная линия здесь имеет длину от 30 м, монтируется с самотечным уклоном 1,5° на опорах с периодичностью 7 м.

При наличии двух плашечных превенторов нижний комплектуется глухими плашками, а верхний трубными. Это позволяет ремонтировать верхний рабочий превентор под давлением без остановки процесса бурения. В третьем плашечном превенторе обычно устанавливаются срезающие плашки.

В первых трех схемах стандарт допускает вероятность эксплуатации плашечного превентора взамен универсального. Для глубоких скважин с обсадными колоннами 127 – 346 мм и давлением 35 – 70 МПа используются схемы 1 и 4. В процессе бурения применяется только гидравлический привод ПВО, во время ремонта удобнее ручное управление.