Рабочее давление превентора

Изначально рабочее давление превентора является одной из важнейших характеристик, гарантирующих отсутствие выброса при эксплуатации сборки ОП. В стандарте ГОСТ 13862 принята следующая градация давления элементов и составных частей противовыбросового оборудования – 7 МПа, 14 МПа, 21 МПа, 35 МПа, 70 МПа и 105 МПа.

Поэтому важно правильно выбрать плашечные и универсальные превенторы по характеристике рабочего давления.

Принцип действия противовыбросового оборудования

Нормальные условия для циркуляции бурового раствора в момент бурения ствола скважины контролируются величиной гидростатического давления. Другими словами, регулируя плотность промывочной жидкости, которой из скважины выносится порода, можно гарантированно создать внутри нее давление, величина которого будет немного больше, чем давление внутри пласта.

При вскрытии нефтяных/газовых пластов в буровой раствор могут проникать газы, снижая его плотность. При этом гидростатическое давление снижается, из пласта в скважину может беспрепятственно поступать вода, газ или нефть. Такие аварийные ситуации получили название проявлений ГНВП (газонефтеводо).

Если буровая бригада вовремя не заметит подобных проявлений, произойдет выброс указанных продуктов из скважины. Это, в свою очередь, чревато возгоранием углеводородных продуктов. Как результат, увеличение времени строительства скважины, снижение объема добычи, порча бурового и/или нефтепромыслового оборудования.

Противовыбросовое оборудование предназначено для герметичного перекрытия устья скважины в момент возникновения проявлений ГНВП. Если в скважине в это время нет труб, используются глухие плашки. При наличии неподвижной колонны в стволе применяются трубные плашки. При аномально высоком давлении перерезающими плашками одного превентора бурильная колонна обламывается, глухими плашками второго превентора устье перекрывается наглухо.

Для более сложных случаев – герметизация вращающейся колонны, в момент расхаживания, бурения УБТ трубами, используются универсальные и вращающиеся превенторы. Одновременно с эти в линиях манифольда выполняются мероприятия по увеличению плотности бурового раствора:

• в блоке дросселирования газированная жидкость сливается в резервный амбар после предварительной очистки от газов (дегазация);
• через линию глушения в скважину закачивается буровой раствор высокой плотности.

Это позволяет вернуть бурильщик контроль над условиями внутри скважины, предотвратить преобразование проявления в выброс.

Рабочее давление и другие характеристики превенторов

При наличии в пласте негазированной обводненной нефти рабочее давление превентора выбирается по разнице между давлением на забое и гидростатическим давлением столба бурового раствора в скважине с учетом градиента давления 4,5 – 6,8 кПа/м.

Запас прочности позволяет избежать задержек в перекрытии скважины. Например, противовыбросовое оборудование на 35 МПа будет не эффективно при задержке обеспечения герметичности устья. Давление поднимется выше этого уровня, возможно несколько неконтролируемых выкидов. В этом случае будет эффективно ОП с рабочим давлением 70 МПа.

С увеличением квалификации сотрудников бригады и их сработанности рабочее давление превентора выбирается более точно, снижаются риски выброса, влияние человеческого фактора. Во время спуска обсадной эксплуатационной колоны рабочее давление превентора берется чуть выше, чем устьевое давление в насосно-компрессорных трубах.

В бурении существует термин «коэффициент закрытия» – частное от деления давления в скважине на давление, необходимое для закрытия плашек превентора. Рабочие характеристики плашечных превенторов регламентируются стандартом ГОСТ 27743:

Продолжение таблицы:

Окончание таблицы:

В нижней таблице приводится рабочее давление превентора вращающегося типа ПВ для всех существующих типоразмеров этого герметизирующего устройства устья скважины:

Продолжение таблицы:

При давлении менее 7 МПа скважина может герметизироваться вставным превентором. Он рассчитан на спуск/подъем 180 – 200 замков при давлении 7 МПа ли 450 – 500 замков при давлении 6 МПа.

Рабочие характеристики универсальных превенторов ПУГ выглядят следующим образом:

В нормальном состоянии столб бурового раствора в стволе скважины создает гидростатическое давление, рассчитываемое проектировщиками по плотности рабочей среды и глубине бурения. Это давление полностью компенсирует пластовое давление на забое, не позволяя флюиду проникать в скважину.

Поэтому от уплотнительных элементов противовыбросового оборудования не требуется выдерживать величину пластового давления. От них требуется лишь выдержать разницу давлений во время проявления воды, нефти, газа между пластовым и гидростатическим его показателями.

Поэтому рабочее давление превентора 7 – 105 МПа указывается в обозначении условно с учетом уравновешивающего гидростатического давления от столба бурового раствора.

По умолчанию для каждой скважины изготавливается индивидуальный проект противовыбросового оборудования, в котором обосновывается количество превенторов и конструкция каждого из них в схеме обвязки по следующим критериям:

• целевое назначение;
• материалоемкость конструкции;
• удобство использования;
• технические характеристики.

Затем по проходному диаметру и рабочему давлению выполняется расчет уплотнителя, давления на поршень для герметичного перекрытия устья скважины с учетом требований охраны окружающей среды.