ФОНТАННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2019 года по МПК F16K3/00 E21B34/02 

Изобретение относится к запорно-регулирующей арматуре, а именно к арматуре, которую устанавливают на устье скважины для герметизации межколонного кольцевого пространства обсадных колонн, кольцевого пространства между обсадной колонной и колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) и для направления движения пластового флюида из скважины в выкидную линию.

Известно фонтанное оборудование устья скважины, содержащее колонную головку с подвешенными на ней несколькими колоннами обсадных труб, образующих между собой межколонное пространство, контролируемое запорными устройствами и фонтанную арматуру со стволовым запорным устройством, а обсадные трубы соединены с корпусом колонной головки посредством резьбового соединения (см. патент US №8505636, опубл. 13.08.2013).

Недостатками известного по аналогу оборудования являются его большие габариты, большая металлоемкость и необходимость переобвязки скважины при переводе ее с одного способа эксплуатации на другой.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фонтанное оборудование устья скважины, содержащее колонную головку с подвешенными на ней несколькими колоннами обсадных труб, образующих между собой межколонное пространство, контролируемое запорными устройствами и фонтанную арматуру со стволовым и буферным запорными устройствами, а обсадная труба соединена с корпусом колонной головки посредством резьбового соединения (см. патент RU №2315852, опубл. 27.01.2008).

Расположение колонной головки вместе с фонтанной арматурой ниже уровня поверхности в углублении позволило снизить высоту колонной головки над поверхностью. Однако фонтанное оборудование и колонная головка по-прежнему имеют большие габариты, прежнюю большую металлоемкость.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является устранение выявленных недостатков.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность уменьшить высоту и металлоемкость фонтанной арматуры устья скважины при одновременном обеспечении возможности замены стволовой части фонтанной арматуры без глушения скважины.

Техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что фонтанное оборудование устья скважины содержит колонную головку с подвешенными на ней несколькими колоннами обсадных труб, образующих между собой межколонное пространство, контролируемое запорными устройствами и фонтанную арматуру с коренным и буферным запорными устройствами, а наружная обсадная труба соединена с корпусом колонной головки посредством резьбового соединения, промежуточная и внутренняя обсадные трубы, каждая посредством своей клиновой подвески подвешена на своем патрубке, причем патрубок промежуточной обсадной трубы снабжен на верхнем конце буртом опирающимся на выступ в корпусе колонной головки, патрубок внутренней обсадной трубы опирается выполненным в его верхней части буртом на бурт патрубка промежуточной обсадной трубы через кольцо с выполненным в его стенке по крайней мере одним отверстием, размещенное в межтрубном пространстве, сообщенном со средним боковым отводом колонной головки, при этом пространство между каждым патрубком и подвешенной на нем обсадной трубой вместе их сопряжения герметизировано посредством уплотнения, на внутренней обсадной трубе над клиньевой подвеской смонтирован съемный узел подвески колоны насосно-компрессорных труб (НКТ), на котором смонтирована вся стволовая часть фонтанной арматуры, включающая коренное запорное устройство, снабженное шаровым затвором, и крестовик с центральным каналом и боковыми отводами, причем центральный канал крестовика сообщен с буферным запорным устройством, снабженным шаровым затвором, а его боковые отводы сообщены через кольцевое пространство с боковым отводом фонтанной арматуры, смонтированном во фланце, размещенном на колонной головке, при этом съемный узел подвески НКТ снабжен обратными клапанами, которые открыты под действием нижней торцевой части стволовой части фонтанной арматуры, контактирующей с торцом корпуса съемного узла подвески НКТ, а верхняя часть стволовой части фонтанной арматуры разъемно соединена с установленном на корпусе колонной головки фланцем, внутри корпуса съемного узла подвески НКТ выполнен резьбовой участок для установки пробки, предназначенной для перекрытия НКТ при замене стволовой части фонтанной арматуры без глушения скважины, приводы коренного и буферного запорных устройств выполнены с рычажно-поршневым гидравлическим приводом, управляемыми посредством гидравлического насоса установленного на фланце над колонной головкой и снабженного обратным клапаном, причем последний и рычажно-поршневой привод выполнены автоматическими и дистанционно управляемыми, нижние седла каждого запорного устройства с шаровым затвором подпружинены витой цилиндрической пружиной, причем пружина буферного запорного устройства опирается в корпус крестовика, а стволовая часть фонтанной арматуры, содержащая коренное и буферное запорные устройства и крестовик, образует единый съемный узел, крестовик которого соединен с патрубком, верхний конец которого соединен с заглушкой фланца, установленного на колонную головку.

В ходе проведенного исследования было установлено, что представляется возможность резко снизить металлоемкость и высоту устьевого оборудования скважины за счет размещения части запорной арматуры и подвески колонны обсадных труб в скважине ниже поверхности земли, причем описанная выше конструктивная особенность выполнения фонтанного оборудования устья скважины позволила одновременно добиться также возможности замены стволовой части фонтанной арматуры и боковых задвижек колонной головки без глушения скважины, увеличения устойчивости в особых случаях, а именно в случае установки в сейсмозонах или в случаях появления ударной волны, возможности установки на скважине с подводным расположением устья на небольшой глубине водоема, в районе возможного лова рыбы или судоходного района и добиться уменьшенной опасности загрязнения окружающей среды продукцией скважины в случае разгерметизации уплотнительных узлов оборудования.

На фиг. 1 представлен схематически продольный разрез фонтанного оборудования устья скважины.

На фиг. 2 представлен увеличено продольный разрез съемного узла подвески колонны насосно-компрессорных труб.

Фонтанное оборудование устья скважины содержит колонную головку 1 с подвешенными на ней несколькими колоннами обсадных труб 2, 3 и 4, образующих между собой межколонные пространства, контролируемые запорным устройством 5 и запорными устройствами на боковых отводах 33 и 34 колонной головки 1, и фонтанную арматуру с коренным 7 и буферным 8 запорными устройствами, а также запорным устройством 6 на боковом отводе 25 фонтанной арматуры, расположенном на фланце 26 над колонной головкой 1.

Наружная обсадная труба 2 соединена с корпусом 9 колонной головки 1 посредством резьбового соединения.

Промежуточная 3 и внутренняя 4 обсадные трубы, каждая посредством своей стандартной клиновой подвески, соответственно 10 и 11, подвешена на своем патрубке, соответственно 12 и 13.

Патрубок 12 промежуточной обсадной трубы 3 снабжен на верхнем конце буртом 14 опирающемся на выступ в корпусе 9 колонной головки 1.

Патрубок 13 внутренней обсадной трубы 4 опирается выполненным в его верхней части буртом 15 на бурт 14 патрубка 12 промежуточной обсадной трубы 3 через кольцо 16 с выполненным в его стенке по крайней мере одним отверстием, размещенное в межтрубном пространстве, сообщенном со средним боковым отводом 17 колонной головки 1.

Пространство между каждым патрубком 12, 13 и подвешенной на нем обсадной трубой, соответственно, 3 и 4 вместе их сопряжения герметизировано посредством уплотнения, соответственно, 18 и 19.

На внутренней обсадной трубе 4 над клиньевой подвеской 11 смонтирован съемный узел 20 подвески колоны насосно-компрессорных труб 21 (НКТ), на котором смонтирована вся стволовая часть фонтанной арматуры, включающая коренное запорное устройство 7, снабженное шаровым затвором, крестовик 22 с центральным каналом, сообщенным с буферным запорным устройством 8, снабженным шаровым затвором, и боковыми отводами 23, сообщенными через кольцевое пространство 24 с боковым отводом 25 фонтанной арматуры смонтированном во фланце 26, размещенном на колонной головке 1.

Приводы коренного 7 и буферного 8 запорных устройств выполнены с рычажно-поршневым гидравлическим приводом, соответственно, 27 и 28 управляемыми посредством гидравлического насоса (не показан на чертеже) установленного на фланце 26 над колонной головкой 1 и снабженного обратным клапаном, при этом последний и рычажно-поршневой привод выполнены автоматическими и дистанционно управляемыми.

Нижние седла каждого запорного устройства 7 и 8 с шаровым затвором подпружинены витой цилиндрической пружиной, соответственно, 29 и 30, причем пружина 30 буферного запорного устройства 8 опирается в корпус крестовика 22, а стволовая часть фонтанной арматуры, содержащая коренное 7 и буферное 8 запорные устройства и крестовик 22 образует единый съемный узел, крестовик 22 которого соединен с нижними концами патрубков 31 и 39, образующих указанное выше кольцевое пространство 24, посредством которого боковые отводы 23 крестовика 22 сообщены с боковым отводом 25 фланца 26, причем верхний конец патрубка 31 соединен с фланцем 26, а патрубок 39 верхним концом соединен с заглушкой 32 фланца 26, установленного на колонную головку 1.

Съемный узел 20 подвески НКТ 21 снабжен обратными клапанами 35 (фиг. 2), которые открыты под действием нижней торцевой части стволовой части фонтанной арматуры, контактирующей с торцом корпуса съемного узла 20 подвески НКТ 21 и упирающейся в штоки обратных клапанов, приводя их в отрытое положение, а верхняя часть стволовой части фонтанной арматуры разъемно соединена, например посредством разрезной кольцевой пластинчатой пружины, с установленным на корпусе 9 колонной головки 1 фланцем 26. Внутри корпуса съемного узла 20 подвески НКТ 21 выполнен резьбовой участок 36 для установки пробки, предназначенной для перекрытия НКТ 21 при замене стволовой части фонтанной арматуры без глушения скважины.

Нижняя часть стволовой части фонтанной арматуры снабжена патрубком 37, нижний фланец 38 которого герметично соединен с корпусом съемного узла 20 подвески НКТ 21, а верхней частью этот патрубок 37 герметично соединен с корпусом коренного запорного устройства 7.

В процессе работы добываемая из продуктивного пласта среда движется по НКТ 21 и далее через коренное запорное устройство 7 и крестовик 22 поступает в боковой отвод 25 фонтанной арматуры и далее в выкидную линию скважины. Одновременно через буферное запорное устройство 8 давление добываемой из скважины среды передается на установленное на фланце 26 контрольное измерительное устройство. Запорные устройства на боковых отводах 33, 34 и запорное устройство 5 на боковом отводе 17 колонной головки 1, для контроля давления и проведения технологических операций закрыты.

В процессе эксплуатации скважины осуществляется периодический или постоянный контроль за величиной давления в межколонных пространствах, образованных НКТ 21 и обсадными трубами 2, 3 и 4 при помощи устройств для замера давлений (не показаны) для чего запорные устройства на боковых отводах 33, 34 и 17 открывают.

При появлении в процессе эксплуатации скважины каких-либо отклонений, например газопроявлений в указанных выше межколонных пространствах выше предельно-допустимых величин открывается предохранительный клапан (не показан), газ поступает из межколонных пространств к боковым отводам колонной головки 1 и далее сжигается на факельном устройстве, например горелке (не показана), при этом открываются запорное устройство 5, и запорные устройства на боковых отводах 33, 34 на колонной головке 1.

Управление приводом коренного запорного устройства 7 и буферного запорного устройства 8 осуществляют с помощью гидравлического насоса, установленного на фланце 26, что позволяет дистанционно управлять коренным 7 и буферным 8 запорными устройствами, что важно и является необходимой функцией, когда приближение к устью скважины связано с риском для жизни обслуживающего персонала. При разрушении ствола, например в случае пожара на устье происходит автоматическое перекрытие коренного запорного устройства 7 и, если необходимо буферного запорного устройства 8 скважины.

Наличие гидропривода также позволяет использовать для управления серийную гидравлическую станцию управления приустьевым клапаном-отсекателем. Применение данного оборудования может позволить упразднить применение приустьевого клапана-отсекателя, т.к. коренное запорное устройство фонтанной арматуры расположено в самой скважине.

Изобретение относится к запорно-регулируемой арматуре. Фонтанное оборудование устья скважины содержит колонную головку с подвешенными на ней несколькими колоннами обсадных труб, образующих между собой межколонное пространство, контролируемое запорными устройствами, и фонтанную арматуру с коренным и буферным запорными устройствами, а наружная обсадная труба соединена с корпусом колонной головки посредством резьбового соединения, при этом промежуточная и внутренняя обсадные трубы, каждая посредством своей клиновой подвески подвешена на своем патрубке, причем патрубок промежуточной обсадной трубы снабжен на верхнем конце буртом, опирающимся на выступ в корпусе колонной головки, патрубок внутренней обсадной трубы опирается выполненным в его верхней части буртом на бурт патрубка промежуточной обсадной трубы через кольцо с выполненным в его стенке по крайней мере одним отверстием, размещенное в межтрубном пространстве, сообщенном со средним боковым отводом колонной головки, при этом пространство между каждым патрубком и подвешенной на нем обсадной трубой в месте их сопряжения герметизировано посредством уплотнения, на внутренней обсадной трубе над клиньевой подвеской смонтирован съемный узел подвески колоны насосно-компрессорных труб (НКТ), на котором смонтирована вся стволовая часть фонтанной арматуры, включающая коренное запорное устройство, снабженное шаровым затвором, и крестовик с центральным каналом и боковыми отводами, причем центральный канал крестовика сообщен с буферным запорным устройством, снабженным шаровым затвором, а его боковые отводы сообщены через кольцевое пространство с боковым отводом фонтанной арматуры, смонтированным во фланце, размещенном на колонной головке, при этом съемный узел подвески НКТ снабжен обратными клапанами, которые открыты под действием нижней торцевой части стволовой части фонтанной арматуры, контактирующей с торцом корпуса съемного узла подвески НКТ, а верхняя часть стволовой части фонтанной арматуры разъемно соединена с установленным на корпусе колонной головки фланцем, внутри корпуса съемного узла подвески НКТ выполнен резьбовой участок для установки пробки, предназначенной для перекрытия НКТ при замене стволовой части фонтанной арматуры без глушения скважины, приводы коренного и буферного запорных устройств выполнены с рычажно-поршневым гидравлическим приводом, управляемым посредством гидравлического насоса, установленного на фланце над колонной головкой и снабженного обратным клапаном, причем последний и рычажно-поршневой привод выполнены автоматическими и дистанционно управляемыми, нижние седла каждого запорного устройства с шаровым затвором подпружинены витой цилиндрической пружиной, причем пружина буферного запорного устройства опирается в корпус крестовика, а стволовая часть фонтанной арматуры, содержащая коренное и буферное запорные устройства и крестовик, образует единый съемный узел, крестовик которого соединен с патрубком, верхний конец которого соединен с заглушкой фланца, установленного на колонную головку. В результате достигается возможность уменьшить высоту и металлоемкость фонтанной арматуры устья скважины при одновременном обеспечении возможности замены стволовой части фонтанной арматуры без глушения скважины. 2 ил.

Фонтанное оборудование устья скважины, содержащее колонную головку с подвешенными на ней несколькими колоннами обсадных труб, образующих между собой межколонное пространство, контролируемое запорными устройствами, и фонтанную арматуру с коренным и буферным запорными устройствами, а наружная обсадная труба соединена с корпусом колонной головки посредством резьбового соединения, отличающееся тем, что промежуточная и внутренняя обсадные трубы, каждая посредством своей клиновой подвески подвешена на своем патрубке, причем патрубок промежуточной обсадной трубы снабжен на верхнем конце буртом, опирающимся на выступ в корпусе колонной головки, патрубок внутренней обсадной трубы опирается выполненным в его верхней части буртом на бурт патрубка промежуточной обсадной трубы через кольцо, которое выполнено с по крайней мере одним отверстием в его стенке и размещено в межтрубном пространстве, сообщенном со средним боковым отводом колонной головки, при этом пространство между каждым патрубком и подвешенной на нем обсадной трубой в месте их сопряжения герметизировано посредством уплотнения, на внутренней обсадной трубе над клиньевой подвеской смонтирован съемный узел подвески колоны насосно-компрессорных труб (НКТ), на котором смонтирована вся стволовая часть фонтанной арматуры, включающая коренное запорное устройство, снабженное шаровым затвором, и крестовик с центральным каналом и боковыми отводами, причем центральный канал крестовика сообщен с буферным запорным устройством, снабженным шаровым затвором, а его боковые отводы сообщены через кольцевое пространство с боковым отводом фонтанной арматуры, смонтированным во фланце, размещенном на колонной головке, при этом съемный узел подвески НКТ снабжен обратными клапанами, которые открыты под действием нижней торцевой части стволовой части фонтанной арматуры, контактирующей с торцом корпуса съемного узла подвески НКТ, а верхняя часть стволовой части фонтанной арматуры разъемно соединена с установленным на корпусе колонной головки фланцем, внутри корпуса съемного узла подвески НКТ выполнен резьбовой участок для установки пробки, предназначенной для перекрытия НКТ при замене стволовой части фонтанной арматуры без глушения скважины, приводы коренного и буферного запорных устройств выполнены с рычажно-поршневым гидравлическим приводом, управляемым посредством гидравлического насоса, установленного на фланце над колонной головкой и снабженного обратным клапаном, причем последний и рычажно-поршневой привод выполнены автоматическими и дистанционно управляемыми, нижние седла каждого запорного устройства с шаровым затвором подпружинены витой цилиндрической пружиной, причем пружина буферного запорного устройства опирается в корпус крестовика, а стволовая часть фонтанной арматуры, содержащая коренное и буферное запорные устройства и крестовик, образует единый съемный узел, крестовик которого соединен с патрубком, верхний конец которого соединен с заглушкой фланца, установленного на колонную головку.