Підводне гирлове обладнання
Призначення і типи підводного гирлового обладнання (ПГО)
У практиці буріння свердловин з плавучих бурових засобів (БС, ППБУ) широко застосовуються комплекси підводного гирлового обладнання, встановлювані на морському дні. Таке розташування дозволяє найбільші зсуви плавзасобу від центру свердловини, а встановлене на морському дні обладнання менше схильне до механічних пошкоджень.
Комплекс ПГО призначений для:
o забезпечення при бурінні свердловини гнучкого замкнутого технологічного зв'язку між БС, що переміщається від дії хвиль і течій, або ППБУ і нерухомим підводним гирлом, встановленим на морському дні;
o напрякму в свердловину бурильного інструменту, забезпечення замкнутої циркуляції бурового розчину, управління свердловиною при бурінні і ін.;
o надійного закриття свердловини, що буриться, з метою попередження можливого викиду з свердловини при аварійних ситуаціях або при від'єднанні бурової установки у разі великих хвиль моря.
Існує декілька конструкцій ПГО, що забезпечують буріння свердловин на різних глибинах моря, починаючи від 50 до 1800 м і більше.
Велика глибина установки ПГО пред'являє високі вимоги до його міцності, надійності до вібрацій, здатності витримувати великий зовнішній тиск, бути герметичним і надійно дистанційно керованим. Конструкція вузлів комплексу повинна забезпечувати точність стиковки вузлів при монтажі і розстиковки при демонтажі. Якість стиковки повинна бути високою, що забезпечує нормальну роботу і управління ПГО.
Особливу увагу надають розташуванню механізмів зв'язку: натягуючи ми приспосібленями, встановлених на БС або ППБУ, які піддаються дії хвиль, течії і вітру.
Недолік розміщення ПГО на дні моря — складність управління, експлуатації і ремонту.
Багаторічний досвід буріння з плавучих бурових засобів визначив в основному дві типові конструкції свердловин з підводним гирлом. У першій конструкції (для глибин свердловин приблизно 5000—6500 м) застосовують фундаментну колону (направлення) діаметром 762 мм, кондуктор — 508 мм, першу проміжну колону — 340 мм, другу проміжну колону— 245 мм і експлуатаційну колону— 178 мм. Діаметр експлуатаційної колони забезпечує спуск і установку двохколонних НКТ для одночасно-роздільної експлуатації свердловини. Таке поєднання діаметрів з великими зазорами між колонами дозволяє надійне кріплення свердловин.
Другу конструкцію переважно застосовують при бурінні на менші глибини при простішій конструкції свердловин. У цій конструкції використовують фундаментну колону діаметром 762 мм, кондуктор — 406 мм, проміжну колону— 273 мм, експлуатаційну колону— 178 мм.
У практиці бурових робіт на морі з БС і ППБУ застосовують одноблокову або двохблокову конструкцію ПГО. Деякі одноблокові конструкції переважно використовують на великих глибинах вод, в нескладних двох- і трьохколонних конструкціях свердловин і на невеликих глибинах буріння. Двохблокові конструкції застосовують переважно на невеликих глибинах вод, в складних чотирьох- і п'ятиколонних конструкціях свердловин і на великих глибинах буріння.
Переваги одноблокової конструкції ПГО — скорочення часу на установку і монтаж комплексу, оскільки встановлений одноблоковий комплекс ПГО використовується протягом всього часу буріння свердловини. До недоліків одноблокового ПГО слідує віднести його велику масу (до 200 т) в порівнянні з двохблоковим, маса якого приблизно 80 т.
Переваги двохблокової конструкції — можливість її застосування при бурінні глибоких свердловин складної конструкції, відносно мала маса кожного блоку противикидного обладнання і можливість виробництва ремонту вільного блоку. До недоліків слід віднести витрату часу на демонтаж першого і установку і монтаж другого блоку в процесі буріння свердловини, а також потреба додаткового місця для зберігання непрацюючого блоку. В даний час за кордоном використовуються одноблокові конструкції ПГО з прохідним отвором діаметром 476,24 мм, які практично забезпечують буріння глибоких свердловин складної конструкції.
В закордонній практиці Американський нафтовий інститут (API), узагальнивши багаторічний досвід роботи бурових компаній, розробив практичні рекомендації по застосуванню проти викидного обладнання API RP-53, для наземного і морського буріння з підводним розташуванням гирла свердловин.
Для позначення вузлів стовбурної частини прийнятий спеціальний код: А — універсальний превентор; G — що обертовий превентор; R — однокорпусний плашковий превентор; Rd — двохкорпусний плашковий превентор; Rt — трьохкорпусний плашковий превентор; X — універсальний плашковий превентор; S — хрестовина; Сн — муфта високого тиску для з'єднання блоку превенторів з колонною головкою або окремих вузлів в загальній зборці стовбурної частини ПГО; Cl — муфта низького тиску для з'єднання морського стояка з блоком превенторів.
Залежно від робочого тиску підводне противикидне обладнання підрозділяється на дві групи: на робочий тиск 14 і 21 МПа і робочий тиск 35, 70 і 105 МПа.
Двохблоковий комплекс підводного гирлового обладнання застосовується в основному на ППБУ і включає:
o блок плашкових одинарних (однокорпусних) превенторіов з прохідним отвором 540 мм, універсальний сферичний або іншої конструкції превентор з прохідним отвором 540 мм і тиском 21 МПа, сполучні муфти, опорно-направляючі рами і інші вузли;
o другий блок двох здвоєних плашкових превенторів з прохідним отвором діаметром 350 мм і тиском 70 МПа, універсальний превентор (або двома) з прохідним отвором 350 мм і тиском 35 МПа, опорну направляючу раму, сполучні муфти і др.;
o два водовідділяючі стояки діаметром 610 і 406 мм;
o дистанційну систему управління блоками превенторів;
o тимчасову опорну базу;
o відхилювач потоку з системою управління (дівертор);
o систему натягнення водовідділяючих стояків;
o систему натягнення направляючих тросів;
o маніфольди проти викидного обладнання (регулювання і глушіння);
o компенсатори бурильної колони;
o компенсатори аварійних підвісних і гирлових головок із спусковим і випробувальним інструментом і захисними втулками;
o телевізійну камеру;
o інше свердловинне і палубне обладнання, що входить в комплект ПГО.
Весь комплекс підрозділяється на палубний і підводний.
Палубний комплекс ПГО
Рисунок 15.8 – Схема розташування двохблокового підводного комплексу гирлового наППБУ (принципова)
На палубі ППБУ 8 постійно змонтовані (рис. 15.8):
o натяжні приспосіблення 1 з направляючими роликами 2, підтримуючі водовідділяючий стояк в постійно натягнутому стані і компенсуючі переміщення ППБУ щодо стояка, сполученого нижнім кінцем з противикидним обладнанням (ПО);
o лебідки 4 з приводом для намотування і зберігання багатоканальних шлангів дистанційного керування ПО;
o лебідки 5 для підйому і спуску багатоканальних шлангів 9 і колекторів 11 дистанційного гідравлічного керування;
o головна електрична панель бурильника 3 для управління ПГО і міні-панель 6, гідравлічна силова установка 7 з гідронасосами і пневмогідравлічними акумуляторами;
o маніфольд регулювання дроселювання і глушіння свердловини 17;
o блок противикидного обладнання 18;
o компенсатор вертикальних переміщень бурильної колони; підвішений на вежі 14 (див. рис. 15.4);
o натягуючі приспосіблення19 (див. рис.15.8), підтримуючі направляючі канати є постійно натягнутими і компенсуючі переміщення платформи щодо підводного гирлового обладнання.
На платформі також розміщені: компресорна установка високого тиску з блоком осушення повітря, насосна установка для нагнітання робочої рідини в пневмогідроаккумулятори, лебідки для намотування і зберігання направляючих канатів, лебідка і барабани для спуску телевізійної камери, призначеної для огляду ПО, приймальна телевізійна установка для прийому і передачі від підводної телевізійної камери, колонна головка з комплектом підвісних і гирлових пристроїв обв'язки обсадних колон, стенд для випробування блоків превенторів перед спуском на морське дно для установки.
На палубі ППБУ, в безпечній зоні на великій відстані від робочого майданчика, встановлена панель для управління ПГО у разі викиду, коли підхід до головної панелі неможливий.
На палубі також розміщені: секції морських стояків діаметром 610 мм з телескопічним вузлом для з'єднання з превенторним блоком і платформою; до 406-мм внутрішній трубі телескопічного вузла у верхній частині приєднаний відхилюючий пристрій (дівертор) для закриття затрубного простору між бурильною колоною і корпусом пристрою, що запобігає виходу газу в робочу зону у разі прояву газу, який відводиться по трубопроводу в сепаратор газу на спалювання; панель управління загальними натягачами; каптажний пристрій для закриття свердловини до установки експлуатаційного обладнання; водолазне устаткування; комплект монтажних, спускових, технологічних інструментів і пристосувань вантажопідйомних кранів і інше устаткування, необхідне для експлуатації і ремонту ПГО.
Підводний комплекс (див. рис. 15.8) складається з водовідділяючої колони (морського стояка) 10, багатоканальних шлангів 9, 15, колекторів 11, плашкових превенторів 12, опорно-направляючої підставки 13, опорної плити 14, направляючих канатів 16, верхньої і нижньої гідравлічних муфт, кульового з'єднання (кутового компенсатора), телевізійної камери, телескопічного компенсатора і інших вузлів.
Одноблоковий комплекс підводного гирлового обладнання
На рис. 15.9 приведена одноблокова конструкція ПГО, що забезпечує буріння багатоколонних глибоких свердловин (фірма «Камерон», США).
Превентори з прохідним отвором діаметром 476,24 мм і з робочим тиском 70 МПа дозволяють бурити свердловини з високим пластовим тиском без заміни блоку превенторів.
Рисунок 15.9 – Одноблоковий підводний гирловий комплекс:
1 — пульт бурильника; 2 — пульт управління штуцерним маніфольдом; 3 — акумуляторна установка; 4— гідравлічна силова установка; 5 — дистанційний пульт управління; 6— шлангові барабани; 7—гідравлічний слайдер; 8— верхнє з'єднання морського стояка; 9—телескопічний компенсатор; 10 — з'єднання; 11 — кутовий компенсатор; 12 — нижній вузол морського стояка; 13 — направляючі; 14 — підводні засувки; 15 — цангова муфта; 16 — опорна плита (фундаментна); 17— акустичний датчик; 18 — плашкові превентори; 19 — штуцерний маніфольд; 20 — морський стояк.
Особливістю основних вузлів блоку превенторів є застосування:
а) плашкового превентора типу V-II, конструкція якого відрізняється від конструкції превенторів типу V тим, що він має коротший хід кришки. У конструкцію введені гідрозажимні болти кришок. Застосоване ущільнення кришок нової конструкції. У превенторі використовуються універсальні плашки, що виключають включення в блок превенторів додатковий превентор, оскільки конструкція плашок забезпечує перекриття труб колони від 60,3 до 193,7 мм. У конструкцію включені
суперріжучі плашки для різання ОБТ діаметром до 178 мм, замків бурильних труб і обсадних труб діаметром до 339,7 мм;
б) універсального превентора типу D18 3/4—10000 з прохідним отвором діаметром 476, 24 мм, витримуючого робочий тиск 70 МПа. Ущільнювач превентора, за даними фірми, забезпечує 365 закриття на трубі діаметром 127 мм при тиску 70 МПа;
в) цангового з'єднувача типа НС з діаметром прохідного отвору 476,24 мм і тиском 105 МПа. З'єднувач, за даними фірми, при тиску 105 МПа витримує згинаюче навантаження 4147,6 кН∙м.
г) універсального кутового компенсатора, що забезпечує роботу підводного комплексу на глибині до 3050 м і витримує навантаження до 9070 кН. Особливість конструкції — наявність еластомірного елементу, що складається з сферичних сталевих пластин і еластичного набивання. Елемент може витримувати великі стискаючі навантаження і зрізаючі зусилля. Компенсатор може відхилятися в будь-якому напрямі навколо центру обертання при вигині морського стояка;
д) з'єднувача морського стояка з прохідним отвором 473 мм, витримуючим навантаження 9070 кН. З'єднувач може працювати на глибині моря до 3000 м. За даними фірми, він випробуваний на згинаюче циклічне навантаження, рівне навантаженню межі втоми матеріалу (1 млн. циклів), і витримав випробування. При глибоководному бурінні може відбутися довільне від'єднання морського стояка від підводного блоку превенторів в результаті непередбачених обставин (припинення подачі циркулюючої рідини, втрати циркуляції або випадкового від'єднання лінії). Щоб уникнути того, що зімне морського стояка в цій ситуації в підводному комплексі передбачена клапанна котушка для заповнення морського стояка водою. Датчик котушки приводиться в дію, якщо тиск усередині стояка знизиться на 1,4 МПа від тиску стовпа морської води. При падінні тиску в морському стояку тиск морської води підніме закриваючу втулку вгору і морська вода поступить в морський стояк, стабілізуючи тиск і запобігаючи тому, що його зімне.
Дата добавления: 2014-12-29; просмотров: 1833;