Оборудование для эксплуатации фонтанирующих скважин

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и м.б. исполь*- зовано в нефтяных и газовых скважинах, эксплуатируемых фонтанным способом. Целью изобретения является повышение надежности работы оборудования при одновременном повышении безопасности его эксплуатации в условиях добычи продукта, содержащего агрессивные компоненты. Оборудование содержит колонну подъемных труб (КПТ) с пакером 2 на нижнем конце. В верхней части КПТ установлен ниппель 7ОбсаЗния колоннаCxSajKUHHoe oSopydoSOHue(ЛсоМо со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)э Е 21 В 34/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ бкбаминиае абарудобамие

Ф \

° »

Ю

1Ф 3

О 4

С>

Сд

ЯСааа ,ЛОЯОнн

Фиг.3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708630/03, (22) 21.06.89 (46) 07.02;92. Бюл. М 5 (71) Особое конструкторское бюро по проек- 1 тированию нефтегазодобывающих машин и оборудования (72) О.И,Эфендиев, А.И.Рэаев и Х.Ю,Ахмедов (53) 622,276.5(088.8) (56) Оборудование типа КУСА и КОУК. Каталог "Оборудование для эксплуатации нефтяных и газовых скважин с устройствами для предупреждения открытых фонтанов." — Ы.:

ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1985, с. 6-17.

„„SU „„1710703 А1 (54) -ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ФОНТАНИРУЮЩИХ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и м.б. использовано в нефтяных и газовых скважинах, эксплуатируемых фонтанным способом.

Целью изобретения является повышение надежности работы оборудования при одновременном повышении безопасности его эксплуатации в условиях добычи продукта, содержащего агрессивные компоненты.

Оборудование содержит колонну подъемных труб (КПТ) с пакером 2 на нижнем конце.

В верхней части KflT установлен ниппель 7

1710703

20

35 с клапаном-отсекателем 3, трубкой 4 системы 5 управления и узлом 8 фиксации.

Между клапаном-отсекателем 3 и пакером

2 на КПТ размещено скважинное оборудование. Нэ КПТ под узлом 8 фиксации установлен дополнительный управляемый пакер, выполненный в виде полого корпу. са (ПК) с отверстиями в его нижней части и каналом, сообщенным с трубкой системы управления в его верхнвй части, подпружиненного снизу подвижного поршня (ПП)

13 и набора эластичных манжет 6, Размещен ПП 13 в нижней части ПК и делит его полость на верхнюю и нижнюю камеры.

Набор эластичных манжет размещен в верхней камере ПК и установлен с возможИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, и может применяться в нефтяных и. газовых скважинах, эксплуатируемых фонтанным способом.

Известно оборудование для эксплуатации фонтанирующих скважин, содержащее фонтанную .арматуру, колонну подъемных труб, обсадную колонну.

Безопасность эксплуатации скважин такими комплексами обеспечивается толь ко за счет фонтанной арматуры.

8 этих скважиннах обсадная колонна находится под воздействием пластового давления и в случае разгерметизации фонтанной арматуры возможны различные аварийные ситуации.

Известно также оборудование для эксплуатации фонтанирующих скважин, содержащее фонтанную арматуру, установленный на колонне подъемных труб промежуточный пакер, перепускной клапан, обсадную колонну.

При эксплуатации скважин этим оборудованием обсадная колонна также находится под воздействием давления пласта.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является оборудование для эксплуатации фонтанных скважин, . содержащее установленный на колонне подъемных труб клапан-отсекатель, связанный трубкой управления с размещенной на поверхности земли системой управления, пакер, установленный в нижней части эксплуатационной колонны скважины, а также скважинное оборудование, находящееся на колонне подъемных труб между клапаном-отсекателем и пакером. ностью взаимодействия с ПП 13. Осевое усилие полностью сжатой пружины 10 ПП

13 больше суммы осевого усилия полностью сжатых эластичных манжет 6 и осевого усилия, действующего на ПП 13 гидростатического столба жидкости в системе управления, и.меньше осевого усилия на ПП 13, созданного давлением в системе 5 управления в момент ее работы. Б аварийных ситуациях.иэ трубки 4 системы 5 управления давление мгновенно стравливается. Это приводит к закрытию запорного элемента клапана-отсекателя 3 при одновременном перекрытии кольцевого пространства эластичными манжетами 6. 3 ил.

Это оборудование фонтанных скважин помимо изоляции обсадных труб от воздействия пластового давления (благодаря пакеру) обеспечивает герметичное закрытие прохода колонны подъемных труб в аварийных и пожароопасных ситуациях (благодаря наличию клапана-отсекателя и наземной системы управления), проведение различных технологических и профилактических работ (благодаря наличию различных скважинных узлов, установленных на колонне подъемных труб между клапаном-отсекателем и пакером) и имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что в случае разгерметизации .трубной головки затрубного выкида фонтанной арматуры ь ли в случае уноса фонтанной арматуры в целом клапан-отсекатель, установленный на колонне подъемных труб, закрывает только проход последней, а проход эксплуатационной колонны остается открытым и в случае разгемертизации пакера„колонны подъемных труб или одного иэ скважинных узлов, размещенных между клапаном-отсекателем и пакером, скважина может фоытанировать через затрубную зону.

Цель изобретения — повышение надежности оборудования при одновременном повышении безопасности его эксплуатации в условиях добычи продукта, содержащего агрессивные компоненты, Для достижения этой цели в известном оборудовании для эксплуатации фонтанных скважин, включающим колонну подъемных труб с пакером на нижнем конце, установленный в верхней части колонны подъемных

1710703 труб ниппель с клапаном-отсекателем, трубкой системы управления с узлом фик.сации и скважинное оборудование, размещенное на колонне подъемных труб между клапаном-отсекателем и пакером, которое 5 снабжено дополнительным управляемым пакером, размещенным под узлом фикса-. ции и выполненным в аиде полого корпуса с отверстиями в нижней его части и каналом, сообщенным с трубкой системы 10 управления в верхней его части, подпружиненного внизу подвижного поршня, закрепленного срезным элементом в нижней части корпуса.и делящего его Аолость на верхнюю и нижнюю камеры,, и 15 набора эластичных манжет, размещенных в верхней камере корпуса и установленных с возможностью взаимодействия с подвижным поршнем, причем Осевое усилие полностью сжатой пружины поршня больше 20 суммы осевого усилия полностью сжатых эластичных манжет и осевого усилия, действующего на поршень гидростатического столба жидкости в системе управления и меньше осевого усилия на поршень, создан- 25 ного давлением в системе управления в момент ее работы.

На фиг.1 приведено изобретение в положении эксплуатации скважины; на фиг.2- то же, в аварийных ситуациях или s

30 момент принудительной остановки эксплуатации скважины; на фиг.3 — набор эластичных манжет, а также их взаимодействие с ниппелем для клапана-отсекателя, трубкой и затрубной зоной скважин и системой управления.

Оборудование для эксплуатации фонтанных скважин состоит из колонны пОдь" емных труб 1, на нижнем конце которых установлен пакер 2. Над пакером на колон- 40 не подъемных труб размещено скважинное оборудование различного назначения для проведения технологических и профилактических работ.

Далее от устья на глубине до 2000 м на колонне подъемных труб установлен кла. пан-отсекатель 3, связанный через трубку 4 управления с размещенной на поверхности земли системой 5 управления. 50

Под клапаном-отсекателем 3 на колонне подъемных труб установлен набор эла- стичных манжет 6.

Набор эластичных манжет 6 размещен ниже ниппеля 7 клапана-отсекателя 3, узла 55

8 фиксации, соединенного с телескопическим соединением 9, а выше тарельчатых пружин 10, корпус которых соединен снизу непосредственно со стволом 11, а сверху с уплотнительнОЙ гайкой 17, которая удерживает толкатель 18. Ниппель 7 служит для установки в нем клапана-отсекателя 3.

Узел 8 фиксации служит для предотвращения проскальзывания скважинного оборудования наверх в аварийных ситуациях, когда клапан-Отсекатель 3 закрылСя, эластичные манжеты 6 сжимаются до предела (рис.2) под действием освобожденных тарельчатых пружин 10 и под действием давления Рз в затрубном пространстве скважины и действующее снизу на поршень

13.

Причем величина этого давления при разгерметизации какого-нибудь из узлов скважинного оборудования, размещенного между ниппелем 7 клапана-отсекателя 3 и пакером 2, равна давлению скважины на уровне клапана-отсекателя.

Н а фи г.3 имеются следующие обозначения.

Ру — величина давления в трубке 4 управления, оно же йод поршнем 13;

Х вЂ” ход поршня 13, он же рабочий ход пружины 10, равный ходу предварительного сжатия пружины плюс ход, необходимый для среза винтов.14, которое происходит под действием давления Py, P3 — величина давления, накопленного в затрубной зоне скважины (в аварийных ситуациях равна статическому давлению Скважины);

X> — ход, необходимый для освобождения набора эластичных манжет 6(ход телескопического соединения) при извлечении скважинного оборудования на поверхность.

Оборудование для фонтанных скважин (фиг.3) работает следующим образом, После спуска оборудования s скважину, обвязки устья, посадки и опрессовки пакера, освоения и ввода в эксплуатацию скважин, в ниппеле 7 устанавливается управляемый клапан-отсекатель 3 и при помощи системы 5 управления в трубке 4 управления создается давление, равное Ру, достаточное для среза винтов 14 и поддержки тарельчатых пружин 10 в сжатом состоянии. Это же давление поддерживает управляемый клапан-отсекатель 3 в открытом состоянии (фиг.3) и скважина переводится на автоматический режим эксплуатации. В аварийных и пожароопасных ситуациях из трубки 4 управления давление мгновенно стравливается в емкости системы 5 управления, что приводит к закрытию запорного элемента клапана-отсекателя 3 и сжатию под действием усилия освобожденных тарельчатых пружин 10 и давления Р>, накопленного в затрубной зоне скважины и действующего под поршень 13.

1710703

Причем усилие(8 — 10 т) предварительно- рых содержатся агрессивные компоненты

J госжатиятарельчатых пружин10достаточ- . Н2$ и COz, скважины месторождений Зано для окончательного сжатия набора падного Казахстана(Тенгиз, Жанажол),Астэластичных манжет. Тем самым проход ко- рахани, Карачаганака, а также скважины лонны подъемных труб 1 герметично закры- 5 континентального шельфа и будет способствается клапаном-отсекателем 3, а проход, вовать решению экологических вопросов в обсадной колонны герметично закрывается этих местностях, связанных с эксплуатанабором эластичных манжет 6 (фиг.2).. цией фонтанирующих скважин,.даст народПосле устРанения неполадок (утечек) ному хозяйству большой экономическии наземного оборудования (фонтанной арма- 10 эффект. туры, трубной головки, утечек в затрубном Ф о р м у л а и з о 6 р е т е н и я выкиде фонтанной арматуры.и др.) для по- Оборудование для эксплуатации фонтавторного ввода в эксплуатацию скважин до- нирующих скважин, включающее колонну статочно создать и поддерживать давление подъемных труб с пакером на нижнем конравное РУ в трубке 4 управления. Это при- 15 це, установленный в верхней части колонны водит к открытию запорного элемента кла- подъемных труб ниппель с клапаном-отсепана-отсекателя 3 и сжатию тарельчатых кателем, трубкой системы управления и узпружин 10 (освобождению набора эластич- лом фиксации и скважинное оборудование, ных манжет 6). размещенное на колонне подъемных труб

В случае необходимости извлечения 20 между клапаном-отсекателем и.пакером, подземного оборудования на поверхность о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью . (после глушения скважины), например при повышения надежности работы оборудовавыходе из. строя одного из скважинных уз- ния, при одновременном повышении безлов, находящихся ниже набора эластичных опасности его эксплуатации в условиях манжет или разгерметизации скважинной 25 добычи продукта, содержащего агресчаститрубкиуправления4, необходимопри сивные компоненты, оно снабжено допомощи тросовой техники спустить инстру- полнительным управляемым пакером; мент доупорабуртаа втулки 15телескопи- размещенным под узлом фиксации и выческого соединения 9 и произвести удары полненным в виде полого корпуса с отвервниз. При этом винты 16 срезаются, втулка 30 стиями в нижней его части и каналом, 15 перемещается вниз до упора в бурт б, сообщенным с трубкой системы.управлеоткрывается отверстие в. ния в верхней его части, подпружиненного

Потом производится подъем колонны снизуподвижного поршня, закрепленного подъемных труб 1 и благодаря вытеснению срезным элементом в нижней части корпужидкостииз гидрокамеры гствол11остает- 35 са и делящего его полость на верхнюю и ся неподвижным, а остальные детали, рас- нижнюю камеры, и набора эластичных манположенные выше последнего, совершают жет, размещенных в верхней камере корпуходнаверх,равныйповеличинеХ,достаточ-, са и установленных с возможностью ный для освобождения набора эластичных взаимодействия с подвижным поршнем, манжет 6. Дальнейший подъем колонны 40 причем осевое усилие полностью сжатой. подъемныхтруб1 приводит ктому,что кор- пружины поршня больше суммы осевого пус 12, получая упор на ronosxy ствола 11, усилия полностью сжатых эластичных манподнимает ниже расположенное скважин- . жет и осевого усилия, действующего на ное оборудование, поршень гидростатического столба жидкоСоздание оборудования по предлагае- 45 сти в системе управления, и меньше осемому изобретению обеспечит повышенную ваго усилия на поршень, созданного безопасность эксплуатации фонтанных давлением в системе управления в момент скважин, особенно тех, в продукции кото- ее работы.

17!0703 оАжс е

l ! !

Риа. 2

Qi è,ã. 1

Составитель Ю.Плишкин

Техред М,Моргентал Корректор H.Ревская

Редактор Н.Химчук

Заказ 318 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиямпри ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-36, Раушская наб„4/б!

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101