ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОБВЯЗКА УСТЬЯ СКВАЖИНЫ
WELLHEAD MOUNTING TECHNOLOGY

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологическим обвязкам устья скважины, и может быть использовано при эксплуатации скважин месторождения углеводородного сырья, преимущественно для газовых и нефтяных скважин, в трубопроводных арматурах для управления потоком жидкости в технологических процессах.
Из уровня техники известна технологическая обвязка устья группы скважин (патент SU 1535970), содержащая пневмогидравлический блок, соединенный нагнетательными и разгрузочными линиями с гидравлическим блоком.
Также известна технологическая обвязка устья, по меньшей мере, двух скважин (патент RU 2453684), содержащая подземное оборудование, клапан-отсекатель, устьевое оборудование, фонтанную арматуру. Куст скважин подключен к станции управления исполнительными механизмами запорных органов, выполненной в виде шкафа.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является технологическая обвязка устья скважины (патент RU 2453687), содержащая эксплуатационную колонну с колонной насосно-компрессорных труб с подземным эксплуатационным оборудованием, содержащим, по мере, выполненный с исполнительным механизмом клапан-отсекатель с дистанционным управлением, устье скважины с устьевым оборудованием, имеющим колонную головку, трубную головку, на которой установлена выполненная в виде елки фонтанная арматура, включающая запорные органы – стволовую и боковую задвижки с исполнительными механизмами, а также примыкающий к последней дроссельный клапан для регулирования дебита скважины, выполненный с исполнительным механизмом. Данная технологическая обвязка устья скважины выбрана в качестве прототипа заявленного изобретения.
Недостатками приведенных выше аналогов и прототипа является их сложность исполнения и обслуживания, дороговизна, отсутствие универсальности применения для различных видов скважин, большие габаритные размеры и необходимость дополнительных работ при проведении ремонтов скважины, связанных с демонтажом и монтажом оборудования, располагаемого в пределах обваловки скважины. Также технологические обвязки устья скважины аналогов и прототипа имеют значительное время монтажа и не предусматривают компенсацию отклонений, связанных с монтажом фонтанной арматуры, и кроме того требуют значительных доработок и наладки при монтаже, а их система управления, выполненная на основе пневмогидравлического исполнительного механизма органов управления, снижает надежность и повышает энергоемкость оборудования.
Техническим результатом изобретения является создание технологической обвязки устья скважины с уменьшенной капиталоемкостью, сокращенным временем монтажа, сниженными капитальными затратами на монтаж, уменьшенным временем монтажа, а также повышенным качеством и надежностью, за счет увеличения степени заводской готовности.
Поставленный технический результат достигнут путем создания технологической обвязки устья скважины, содержащей трубопровод отвода продукции скважины который соединен с фонтанной арматурой скважины, причем трубопровод отвода продукции скважины включает в себя устройство отсечения потока, которое соединено с устройством предотвращения обратного тока продукции скважины, которое соединено с устройством отбора и контроля давления и температуры, которое соединено с устройством отбора проб продукции скважины, которое соединено с фонтанной арматурой скважины, трубопровод подвода рабочего агента системы газлифтного газа, который соединен с фонтанной арматурой скважины и включает в себя первое запорное устройство, которое соединено с устройством предотвращения обратного тока рабочей среды и с вторым запорным устройством, которое соединено с быстроразъемным соединением, а устройство предотвращения обратного тока рабочей среды соединено с фонтанной арматурой скважины, при этом элементы трубопровода отвода продукции скважины и трубопровода подвода рабочего агента системы газлифтного газа соединены между собой и с фонтанной арматурой скважины с помощью монтажных частей, представляющих собой участки трубопроводов с соединительными деталями и крепежными элементами и выполненные с применением сварочных, резьбовых или быстроразъемных соединений, при этом элементы монтажных частей выполнены с технологическим припуском на подгонку по месту монтажа.
В предпочтительном варианте осуществления технологической обвязки устья скважины трубопровод отвода продукции скважины и трубопровод подвода рабочего агента системы газлифтного газа закреплены на раме.
В предпочтительном варианте осуществления технологической обвязки устья скважины устройство отсечения потока выполнено в виде дроссельного или регулирующего клапана.
В предпочтительном варианте осуществления технологической обвязки устья скважины устройство отсечения потока и запорные устройства имеют управление, выбранное из набора управлений, содержащего ручное, пневматическое, электрическое, электромагнитное управление.
В предпочтительном варианте осуществления технологической обвязки устья скважины устройство отбора и контроля давления и температуры выполнено с местным (визуальным) снятием показаний и возможностью передачи данных в систему управления технологическим процессом.
В предпочтительном варианте осуществления технологической обвязки устья скважины монтажные части состоят из участков трубопроводов с соединительными деталями и крепежными элементами и выполнены с применением сварочных, резьбовых или быстроразъемных соединений, при этом элементы монтажных частей выполнены с технологическим припуском на подгонку по месту монтажа.
В предпочтительном варианте осуществления технологической обвязки устья скважины быстроразъемное соединение выполнено с возможностью временного подключения технологических агрегатов и оборудования при выполнении технологических операций на скважине, а также с возможностью подключения системы подачи реагентов для технологических нужд.
В предпочтительном варианте осуществления технологической обвязки устья скважины трубопровод подвода рабочего агента системы газлифтного газа содержит систему измерения и регулирования потока, выполненную в виде дроссельных или регулирующих клапанов с ручным, пневматическим, электрическим, электромагнитным управлением с возможностью удаленного и местного управления.
В предпочтительном варианте осуществления технологическая обвязка устья скважины содержит перепускной клапан, который соединен с фонтанной арматурой скважины и с трубопроводом отвода продукции скважины, а на боковом отводе трубной головки фонтанной арматурой скважины установлен патрубок для монтажа приборов замера уровня жидкости в скважине.
В предпочтительном варианте осуществления технологической обвязки устья скважины трубопровод отвода продукции скважины содержит прибор измерения объема продукции скважины, который соединен с устройством отсечения потока.
В предпочтительном варианте осуществления технологической обвязки устья скважины прибор измерения объема продукции скважины выполнен в виде мультифазного расходомера.
Указанная компоновка обвязки устья скважины за счет компактности размеров обеспечивает уменьшенную металлоемкость оборудования и соответственно снижение капитальных затрат, а уменьшение габаритных размеров обвязки устья скважины приводит к снижению объема работ по монтажу обвязки.
Фиг. 1. Схема технологической обвязки устья скважины, содержащей трубопровод подвода рабочего агента системы газлифтного газа, выполненная согласно изобретению:
a) вид сверху;
b) вид спереди.
Фиг. 2. Схема технологической обвязки устья скважины, содержащей перепускной клапан, выполненная согласно изобретению:
c) без прибора измерения объема продукции скважины;
d) с прибором измерения объема продукции скважины.
Элементы:
1 – фонтанная арматура скважины;
2 – устройство отсечения потока;
3 – устройство предотвращения обратного тока продукции скважины;
4 – устройство предотвращения обратного тока рабочей среды;
5 – быстроразъемное соединение;
6 – второе запорное устройство;
7 – первое запорное устройство;
8 – устройство отбора и контроля давления и температуры;
9 – устройство отбора проб продукции скважины;
10-16 – монтажные части;
17 – рама;
18 – перепускной клапан;
19 – патрубок для монтажа приборов замера уровня жидкости в скважине;
20 – прибор измерения объема продукции скважины.
Рассмотрим вариант выполнения заявленной технологической обвязки устья скважины (Фиг. 1). Технологическая обвязка устья скважины содержит две составные части, выполненный на рамном основании трубопровод отвода продукции скважины и трубопровод подвода рабочего агента системы газлифтного газа, а также комплект монтажных частей 10 -17 для подключения трубопроводов к фонтанной арматурой 1 скважины (к устьевому оборудованию скважины).
Трубопровод подвода рабочего агента системы газлифтного газа включает в себя первое и второе запорные устройства 7 и 6 с ручным приводом, устройство 4 предотвращения обратного тока рабочей среды. Трубопровод подвода рабочего агента системы газлифтного газа соединен с фонтанной арматурой 1 скважины с помощью монтажных частей 10, 11, 12 и 13. Рабочий агент системы газлифтного газа поступает из распределительной промысловой сети в трубопровод подвода рабочего агента системы газлифтного газа через первое запорное устройство 7, обеспечивающее отсечение трубопровода на время остановок на ремонт и профилактическое обслуживание, и далее через устройство 4 предотвращения обратного тока рабочей среды и через монтажные части 10, 11, 12, 13 в фонтанную арматуру 1 скважины, тем самым обеспечивает работоспособность скважины.
Для обеспечения проведения обработки реагентом скважины трубопровод подвода рабочего агента системы газлифтного газа содержит второе запорное устройство 6 и быстроразъемное соединение 5. Передвижной насосный  агрегат или компрессор подключают через  быстроразъемное соединение 5 к трубопроводу, при этом перекрывают первое запорное устройство 7 и открывают второе запорное устройство 6. Реагент от насосного агрегата поступает под давлением через быстроразъемное соединение 5, через второе запорное устройство 6 и через устройство 4 предотвращения обратного тока рабочей среды в трубное либо межтрубное пространство скважины в зависимости от рабочего положения задвижек фонтанной арматуры 1 скважины.
Трубопровод отвода продукции скважины включает в себя устройство 2 отсечения потока, устройство 3 предотвращения обратного тока продукции скважины, устройство 8 отбора и контроля давления и температуры, устройство 9 отбора проб продукции скважины. Продукция скважины по фонтанной арматуре 1 и монтажным частям 15, 14 и 16 поступает в трубопровод отвода продукции скважины через устройство 3 предотвращения обратного тока продукции скважины в устройство 2 отсечения потока и далее во внешнюю систему сбора, предусмотренную технологией производства. При необходимости получения пробы продукции скважины, ее отбор осуществляют через устройство 9 отбора проб продукции скважины соединенным с вертикальным участком монтажной части 14. Определение параметров давления и температуры продукции скважины производят по приборам визуального контроля (манометры, термометры), а фиксацию и передачу данных от датчиков давления и температуры в систему автоматизированного управления технологическим процессом осуществляют с помощью шкафа управления. Устройство 2 отсечения потока в составе трубопровода служит для перекрытия потока по сигналу от автоматизированной системы управления или в ручном режиме.
Устройство 2 отсечения потока выполнено в виде дроссельного или регулирующего клапана.
Устройство 2 отсечения потока и запорные устройства 6, 7 имеют ручное, пневматическое, электрическое, электромагнитное управление.
Устройство 8 отбора и контроля давления и температуры выполнено с местным (визуальным) снятием показаний и возможностью передачи данных в систему управления технологическим процессом.
Устройство 9 отбора проб продукции скважины выполнено щелевым с системой извлечения под давлением или без нее.
Конфигурация монтажных частей обеспечивает возможность минимизации работ на объекте строительства скважины, за счет выполнения сварочных работ в заводских условиях, за исключением сварных соединений монтажных частей 10 - 16, которые выполняют непосредственно на объекте с целью компенсации отклонений расположения фонтанной арматуры 1, полученных по причине неравномерной затяжки фланцевых соединений. Для обеспечения условий монтажа монтажные части имеют припуск по длине, а подгонку составных частей выполняют на объекте скважины непосредственно при монтаже.
Сначала осуществляют монтаж фонтанной арматурой 1 скважины. Затем осуществляют монтаж рамы 17 с установленными на ней трубопроводом подвода рабочего агента системы газлифтного газа и трубопроводом отвода продукции скважины (симметричность расположения оборудования на раме позволяет изменять направление подхода трубопроводов к скважине перекомпоновкой арматуры). Далее данную часть технологической обвязки последовательно подключают с помощью монтажных частей 10-16 к фонтанной арматуре 1 скважины с применением сварных соединений.
Вместо трубопровода подвода рабочего агента системы газлифтного газа заявленная технологическая обвязка устья скважины может содержать перепускной клапан 18, который соединен с фонтанной арматурой скважины 1 и с трубопроводом отвода продукции скважины, а на боковом отводе трубной головки фонтанной арматурой скважины 1 установлен патрубок 19 для монтажа приборов замера уровня жидкости в скважине. При этом трубопровод отвода продукции скважины может содержать прибор 20 измерения объема продукции скважины, который соединен с устройством отсечения потока и выполнен в виде мультифазного расходомера.
При производстве работ на устье скважины заявленная конструкция технологической обвязки устья скважины позволяет провести демонтаж и монтаж трубопроводов без применения сварки, за счет фланцевых соединений.
В составе фонтанной арматуры 1 скважины (технологической обвязки устья скважины) для контроля рабочих условий в скважине и закрытия скважины при их нарушении, а также для управления работой элементов фонтанной арматуры 1 предусмотрены шкафы управления, питания и связи, при этом для исключения влияния низких температур на работоспособность фонтанной арматуры 1 шкафы выполнены теплоизолированным, а внутри шкафов установлены нагревательные элементы для обеспечения заданной температуры внутри шкафа.
Шкафы управления и питания вынесены за пределы зоны вероятной загазованности, а подключение систем контроля и управления фонтанной арматуры 1 скважины выполнено посредством линий управления.
Хотя описанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации заявленного изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла заявленного изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.