1999

Колонна головка ОКК1-21-168 ХД45-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

ID: 180998
Дата закачки: 24 Мая 2017
Продавец: leha.se92@mail.ru (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: AutoCAD (DWG/DXF), КОМПАС

Описание:
Колонна головка ОКК1-21-168 ХД45-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
При помощи колонной головки укрепляют устье бурящейся скважины, закрепляют обсадные колонны, спущенные в нее. При этом колонная головка должна надежно герметизировать устье скважины и позволять контролировать герметичность межтрубных пространств. На колонной головке также устанавливают превенторы и другое противовыбросовое оборудование в период бурения скважины и фонтанную арматуру при ее эксплуатации. По мере увеличения глубины скважины, как правило, необходимо изолировать большее число спускаемых в скважину обсадных труб. В настоящее время в скважину спускают до пяти колонн обсадных труб. В связи с этим и колонные головки имеют одно -, двух, трех, четырех и пятиколонную конструкцию.
Конструкция колонной головки должна обеспечивать:
- надежную герметизацию межтрубных пространств;
- контроль за давлением в межтрубном пространстве;
- быстрое и надежное закрепление обсадных колонн;
-  универсальность, т.е. возможность крепления к одной колонной головке обсадных колонн различных комбинаций;
-  предохранение устьевой части обсадных колонн от повышенного износа при работе бурильным инструментом;
- возможность вертикального перемещения обсадных колонн при высоких температурах в скважине;
- высокую надежность работы подвесок и узлов уплотнений во время бурения и длительной эксплуатации скважины;
- минимально возможную высоту;
- абсолютную прочность с учетом действия различных нагрузок.
На устье скважин (в соответствии с рисунком 1) монтируются колонная головка (ГК) и фонтанная арматура (ФА), состоящая в свою очередь из трубной головки (ГТ) и фонтанной елки (Е). Колонная головка предназначена для соединения верхних концов обсадных колонн (кондуктора, технических и обсадных труб), герметизации межтрубных пространств и служит опорой для фонтанной арматуры. Трубная головка служит для обвязки одного или двух рядов фонтанных труб, герметизации межтрубного пространства между эксплуатационной колонной и фонтанными трубами, а также для проведения технологических операций при освоении, эксплуатации и ремонте скважины. Обычно трубная головка представляет собой крестовину с двумя боковыми отводами и трубной подвеской. Боковые отводы 8 позволяют закачивать в межтрубное пространство воду и глинистый раствор при глушении скважины, ингибиторы гидратообразования и коррозии, измерять затрубное давление (манометром 7), а также отбирать газ из него. Трубная головка монтируется непосредственно на колонной головке. Фонтанная елка предназначена для управления потоком продукции скважины и регулирования его параметров, а также для установки манометров, термометров и приспособлений, служащих для спуска и подъема глубинных приборов. Елка состоит из вертикального ствола и боковых отводов-выкидов (струн). На каждом отводе устанавливают по две задвижки: рабочую 16 и резервную (ближайшую к стволу) 14. На стволе установлены коренная (главная, центральная) 11 и буферная 18 задвижки. На отводах имеются «карманы» для термометров и штуцеры для манометров 15, а также для регулирования расхода 17. Ствол заканчивается буфером с манометром 19.




1-кондуктор; 2 - эксплуатационная колонна; 3- фонтанная колонна; 4 -манометр межколонный; 5 - отвод от межколонного пространства; 6-задвижка ручного привода; 7 - манометр затрубный; 8 - отвод от затрубья; 9 - линия задавочная: 10-подвеска фонтанных тру б; 11-коренная задвижка; 12-задвижка с пневмоприводом; 13-крестовина; 14-задвижка резервная; 15-катушка КПП; 16-задвижка рабочая; 17 - штуцер регулируемый; 18-задвижка буферная; 19 - буфер и буферный манометр; 20- блок пневмоуправления; 21 - прискважинная установка (система) для подачи в затрубье ингибиторов и ПАВ; 22 - отвод рабочий: 23- шлейф; 24- задвижки факельной линии; 25 - амбар земляной; ГК - головка колонная; ГТ - головка трубная; Е - елка; ФА- фонтанная арматура

Рисунок 1. Схема оборудования устья скважины крестовой арматурой.

Основой всего устьевого оборудования является колонная головка. Выбор той или иной колонной головки зависит от конструкции от конструкции скважины, от числа спускаемых в скважину обсадных труб.
При помощи колонной головки укрепляют устье бурящейся скважины, закрепляют обсадные колонны, спущенные в нее. При этом колонная головка должна надежно герметизировать устье скважины и позволять контролировать герметичность межтрубных пространств, на колонной головке также устанавливают превентор и другое противовыбросовое оборудование в период оборудования скважины и фонтанную арматуру при ее эксплуатации.
Кроме того, для осложненных условий бурения необходимо, чтобы отдельные детали колонной головки были коррозионно - стойкими при бурении скважин, в продукции которых ожидаются корродирующие вещества, при бурении на Севере она должна быть приспособлена для работы в условиях, где возможно понижение температуры до - 60 ºС; при морским бурении ее можно было устанавливать на дне моря при глубинах 200м и более.
При вращении бурильного инструмента в процессе бурения сверхглубоких скважин необходимо предохранять устьевую часть обсадных труб от повышенного износа. Cамым эффективным методом предохранения от износа считается правильное центрирование устья скважины с бурильным инструментом, вышкой и т.д. Однако в процессе бурения возникают дополнительные динамические нагрузки, при которых со временем изменяется соосность, что незамедлительно вызывает повышенный износ устьевой части обсадных труб , превенторной установки и другого устьевого оборудования.
Поэтому во избежание ослабления стволовой части обсадных труб используют специальную трубную заготовку с толщиной стенки 25 – 35 мм. Однако изготовление и применение толстостенной трубной заготовки вызывает определенные трудности, поэтому ее пока широко не применяют.
При бурении сверхглубоких скважин с повышенным забойными температурами, доходящим до 200 – 250 ºС, создается дополнительная температурная нагрузка на обсадные трубы, требующая компенсации вертикального перемещения труб, что может быть предусмотрено в колонной головке.
Устье скважины оснащают колонной головкой (колонная обвязка). Колонная головка предназначена для разобщения межколонных пространств и контроля за давлением в них. Ее устанавливают на резьбе или посредством сварки на кондукторе. Промежуточные и эксплуатационные колонны подвешивают на клиньях или муфте.
Конструкция колонной обвязки предусматривает возможность:
- восстановления герметичности межколонных пространств подачей в межпакерную полость консистентного смазочного материала;
- опрессовки фланцевых соединений;
- контроля и разведки давления среды в межколонных пространствах;
проведение цементирования скважины.
Иногда колонная головка может иметь сальник, чтобы эксплуатационная колонна могла перемещаться в вертикальном направлении (например, при закачке теплоносителя).
Основные параметры колонных обвязок:
- число обвязываемых колонн;
- их диаметры;
- давления, на которые рассчитаны корпуса колонных обвязок, в умеренном и холодном макроклиматических районах;
- исполнение коррозионно-стойкое К2, К2И, КЗ для скважин, продукция которых содержит (по объему) сероводород и углекислый газ соответственно до 6% без ингибирования рабочей среды и с ингибированием до 25 %
Для обозначения колонных обвязок принята система шифрования. Полный шифр оборудования обвязки обсадных колонн условно представляется в виде ОККХ - X1 - X2X3X4X5, где ОК - оборудование обвязки колонн; 2 - подвеска клиньевая; Х - число колонн, подвешиваемых на клиньях; X1 - рабочее давление; X2 диаметр эксплуатационной колонны; X3 - диаметр первой промежуточной колонны; X4 - диаметр направления; X5 - исполнение по коррозионной стойкости. В зависимости от глубины и условий бурения скважину обвязывают одной – пятью колоннами обсадных труб. Колонные головки также применяют для обвязки одной, двух, трех, четырех и пяти обсадных труб. [1]
Обвязка устья одноколонной скважины заключается в следующем (в соответствии с рисунком 2). На кондуктор 3 навинчивают фланец 2, к которому шпильками крепят пьедестал 1. Высоту Н регулируют с таким расчетом, чтобы верхний фланец пьедестала располагался на 150-200 мм ниже пола буровой. Такие колонные головки устанавливают на неглубоких скважинах и рассчитывают на давление 150 – 200 кгс/ см².

1-пьедестал; 2-фланец;3-кондуктор
Рисунок 2. Обвязка устья одноколонной скважины.
В двухколонной головке (в соответствии с рисунком 3) первый ряд обсадных труб подвешивают на резьбе в катушке 1. Внутри катушки располагается клиновая подвеска 2, в которой закрепляют второй ряд обсадных труб, межтрубное пространство между первой и второй обсадными колоннами герметизируют при помощи манжеты 3. Свободный конец второй колонны приваривают к катушке 4 колонной головки. Сварной шов герметизируют межтрубное пространство, если манжета 3 не обеспечивает надежной герметизации. Такие колонные головки применяют для обвязки устья скважин глубиной 2000-3000 м при давлениях до 200-250 кгс/ см².

1,4- катушка; 2- подвеска; 3-манжеты

Рисунок 3. Колонная головка для обвязки двух колонн обсадных труб.

Колонные головки (в соответствии с рисунком 4) для обвязки трех колонн обсадных труб имеют различные модификации данной конструкции, рассчитанной на рабочее давление 350 и 700 кгс/ см².
В нижнем крестовике на резьбе крепят первую обсадную колонну, в нем же устанавливают клиновую подвеску 1, в которой крепят вторую обсадную трубу. В отличное от двухколонной конструкции колонной головки (в соответствии с рисунком 3) межтрубное пространство между первой и второй обсадными колоннами герметизируют не манжетой, только сварным швом 2. Третья обсадная колонна крепится в крестовике 3 при помощи клиновой подвески 4, межтрубное пространство между второй и третьей обсадными колоннами герметизируется манжетой 5 и дополнительно сварным швом 7. Длина патрубка 6 может быть различной в зависимости от общей высоты колонной головки. С увеличением числа обсадных колонн возрастает высота колонной головки. Если высота двухколонной конструкции 920 мм, то высота трехколонной конструкции уже около 2300 мм.
Высота колонных головок с учетом расположением их под буровым основанием не должна превышать более 2700 м.


1,4- клиновая подвеска; 2,7- сварной шов; 3- крестовик; 5- манжета; 6- патрубок

Рисунок 4. Колонная головка для обвязки трех колонн обсадных труб

Этим требованием не отвечает колонная головка, имеющая высоту 3200 мм для четырех обсадных труб (в соответствии с рисунком 4). В связи с этим монтаж ее на бурящей скважине затруднителен. В данной конструкции колонной головки первую обсадную трубу закрепляют в нижнем крестовике 1 (он в свою очередь закреплен на плите при помощи косынок).
Вторая обсадная труба подвешивается в клиновой подвеске 2. Первое межтрубное пространство герметизируют сварным швом 3 (конец обсадной колонны приваривают к промежуточной катушке 4) .
Третью обсадную колонну закрепляют во втором крестовике 8 на клиновой подвески 5. Герметичность второго межтрубного пространства обеспечивается сварным швом 6, которым обсадная колонна приваривается ко второй промежуточной катушке 7. Наконец, последняя четвертая обсадная колонная подвешивается в подвеске 9, расположенной в крестовике 10, межтрубное пространство между третьей и четвертой обсадными трубами герметизируют при помощи манжеты 11. На последний крестовик устанавливают катушку 12, которую соединяют сварным швом 13 с последней обсадной колонной и устанавливают фонтанную арматуру. Задвижки 14 устанавливают на отводах всех крестовиков колонной головки. Они служат для контроля состояния межтрубных пространств. Заглушенные отводы крестовиков 15 при необходимости могут быть использованы для подсоединения задвижек, либо другой арматуры.

1,8,10-крестовик; 2,5,9- клиновая подвеска; 3,6,13-сварной шов; 4,7- промежуточная катушка; 11- манжета; 12- катушка; 14-задвижки; 15- отводы крестовиков

Рисунок 5. Колонная головка для обвязки четырех колонн обсадных труб

Колонные головки аналогичных конструкций выпускают в Румынии, Франции, Италии и США.
Рассмотрим еще одну конструкцию колонной головки (в соответствии с рисунком 5), предназначенной для крепления четырех колонн обсадных труб. Первую обсадную колонну закрепляют на резьбе в крестовике 13, уторую колонну, например диаметром 245 мм, при помощи переводника 14 закрепляют в детали, которую в свою очередь кстанавливают в конусной расточке крестовика 13 и закрепляют накидной гайкой 12 конусную поверхность уплотняют медными прокладками 15.
Третью и четвертую обсадные трубы закрепляют аналогично второй колонне. Межтрубные пространства контролируют запорными устройствами, установленными на отводах 7.
Несомненным преимуществом последней колонной головки является ее малая высота и относительная простота конструкции. К недостаткам ее относятся неполная герметичность резьбовых соединений и необходимость применения подгоночного патрубка при монтаже колонной головки.
А.А.Даниелян рекомендует конструкции колонной головки, рассчитанную на рабочее давление 1000 кгс/ см² [7]. Установлено, что теоретически возможное число сочетаний обвязок обсадных колонн для двухколонных скважин составляет 110, для трехколонных 273, для четырехколонных 280, всего 663 схем обвязок. На практике же применяют значительно меньшее число сочетаний, так как большая часть их исключается при детальном рассмотрении вопросов обеспечения цементирования, последующего бурения, разумного использования материалов и средств и многих других факторов.


1-фланец фонтанной арматуры; 2 - уплотнительное кольцо; 3 - переводной фланец; 4 - подвесный конус; 5 - фланец крестовика; 7 - крестовик; 8 - отвод; 9, 15 - медные прокладки; 10 - обойма; 11- подвесный конус; 12 - накидная гайка; 13 - крестовик; 14 - переводник.

Рисунок 6. Колонная головка для обвязки четырех колонн обсадных труб

1.2 Выбор типоразмера и исполнения колонной обвязки

Типоразмера и исполнение колонной обвязки выбирают исходя из конструкции, состава и давления среды, а также климатического района расположения (ГОСТ 16350-80) и специфики процесса бурения скважины. Число колонн обсадных труб, как правило, увеличивается с ростом глубины скважины. Глубина, давления, на которое должен рассчитан корпус колонной головки. При наличии в среде коррозионных примесей сероводорода и углекислого газа, контакт которых с деталями колонных головок не исключен, последние выполнение выполняются из материалов, стойких к общей коррозии и коррозионному растрескиванию (исполнение К1, К2, К2И, КЗ ). Климатические исполнение колонных обвязок (У, ХЛ) для умеренного и холодного макроклиматических районов также определяет марки применяемых материалов. Типоразмеров колонной обвязки выбирается в соответствии с рекомендациями ОСТ26-02-775-73 ( таблица 1.1, 1. 2) и по техническим условиям ТУ26-02-579-74 , ТУ26-16-183-85 , ТУ26-16-133-81.


Комментарии: ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Необходимость внедрения новой конструкции позволяет при использовании на скважине нескольких колонн, соответственно, используют и несколько колонных головок. Оборудование устья получается сложным по конструкции, громоздким, особенно по высоте, и металлоемким. Эти недостатки свойствены оборудованию как по аналогу, так и прототипу.
Задачей дипломной работы является создание оборудования, имеющего меньшие габариты и металлоемкость и более упрощенную конструкцию. Указанная задача решается предлагаемым оборудованием устья скважины с дополнительной обсадной колонной, содержащее колонную головку, включающую нижний и верхний опорные фланцы, основную стальную прокладку, технологический канал и канал для стравливания газа с запорными устройствами и крепежные элементы.
С экономической точки зрения экономический эффект достигается путем уменьшения эксплуатационных затрат: затраты на электроэнергию, затраты на ремонт и амортизационные отчисления. Расчетный анализ производится на основе сравнения базовой и проектируемой колонных головок.
Охрана труда предусматривает правильную и безопасную с точки зрения ОТ и БЖД эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт оборудования устья фонтанирующих скважин.


Размер файла: 8,2 Мбайт
Фаил: (.rar)

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

        Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

Универсальная колонная головка ОКК1-21-168 ХД45-Чертеж-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин-Курсовая работа-Дипломная работа
Ещё искать по базе с такими же ключевыми словами.