Устьевая арматура для освоения и вывода на режим метаноугольных скважин

Изобретение относится к области добычи метана из угольных пластов и может быть использовано в арматуростроении.
Освоение и вывод на режим метаноугольных скважин осуществляется посредством снижения давления столба жидкости в скважине ниже пластового давления для создания депрессии на пласт, за счет которой происходит вызов притока пластового флюида. Постепенный рост дебита газа, по мере снижения уровня жидкости в скважине, требует постоянного присутствия эксплуатационного персонала для корректировки затрубного давления во избежание создания излишнего противодавления на коллектор. Также после достижения давления начала десорбции из неосушенных угольных пластов происходит выход скоплений десорбированного газа. В течение суток количество таких газопроявлений может доходить до 6-8 раз, при этом затрубное давление может изменяться с 0,5 до 10 атм. Наличие таких знакопеременных воздействий на продуктивные угольные пласты (периоды депрессии и репрессии) оказывают негативное влияние на угольный коллектор, снижая впоследствии его проницаемость.
Известна схема фонтанной арматуры для газовых скважин (ГОСТ 13846-89. Арматура фонтанная и нагнетательная. Типовые схемы, основные параметры и технические требования к конструкции), содержащая корпус трубной головки с двумя боковыми отводами.
Однако арматуру, выполненную по такой схеме, невозможно использовать при низких температурах из-за ее незащищенности от промерзания. Фонтанная арматура для газовых скважин имеет большие габариты по высоте, что делает неудобным ее обслуживание и эксплуатацию. Также данная арматура включает на газовой линии дроссель, требующий присутствия персонала для регулировки давления и не исключает знакопеременных воздействий на угольные пласты.
Известна арматура устья скважины (Патент РФ №2168605, МПК Е21В 33/03, опубл. 10.06.2001), содержащая корпус с каналом сообщения с полостью насосно-компрессорных труб, канал сообщения, с межтрубным пространством, запорные органы, установленные в упомянутых каналах сообщения.
Однако данная конструкция не имеет дублирующего канала сообщения с межтрубным пространством кабельного ввода и ее эксплуатация возможна лишь при добыче нефти. Арматура устья скважины незащищена от промерзания и обладает излишней металлоемкостью за счет крепления к колонной головке с помощью фланцевого соединения. Данная арматура также требует присутствия персонала для регулировки давления и не исключает знакопеременных воздействий на угольные пласты.
Известна арматура фонтанная горизонтальная (Патент РФ №2339788, МПК Е21В 33/03, опубл. 2008.11.27), содержащая корпус трубной головки с двумя каналами сообщения с межтрубным пространством, канал сообщения с полостью насосно-компрессорных труб, задвижки, регулируемые дроссели.
Однако данная конструкция обладает излишней металлоемкостью за счет крепления к колонной головке с помощью фланцевого соединения. Кроме того, при добыче метана угольных пластов закачка метанола по дублирующему каналу сообщения с насосно-компрессорными трубами не требуется, за счет больших габаритных размеров по высоте усложняется обслуживание и эксплуатация. Арматура фонтанная горизонтальная незащищена от промерзания, также требует присутствия персонала для регулировки давления в скважине и не решает проблему влияния знакопеременных воздействий на угольные пласты в период освоения скважин и вывода их на стабильный режим работы.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устьевая арматура для метаноугольных скважин (Патент РФ №2498046, МПК Е21В 33/03, опубл. 10.11.2013), содержащая корпус с каналом сообщения с полостью насосно-компрессорных труб, два канала сообщения с межтрубным пространством, вентили, регулируемые дроссели и канал сообщения линии воды с линией газа.
Недостатком указанной арматуры также является необходимость присутствия персонала для регулировки давления и отсутствие возможности исключения знакопеременных воздействий на угольные пласты в период освоения скважин и вывода их на режим.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в компенсации знакопеременных воздействий на угольные пласты, а также в повышении автономности и автоматизации процессов освоения и вывода скважины на стабильный режим работы.
Указанный технический результат достигается тем, что устьевая арматура для освоения и вывода на режим метаноугольных скважин, включающая корпус, оснащенный резьбовым соединением с колонной головкой, каналом сообщения с полостью насосно-компрессорных труб, двумя каналами сообщения с межтрубным пространством, вентили с установленными на них манометрами, регулируемый дроссель на линии воды и канал сообщения линии воды с линией газа, согласно предлагаемому описанию полезной модели дополнительно содержит на линии газа перепускной клапан.
Изобретение поясняется чертежом, где показан общий вид устьевой арматуры для освоения и вывода на режим метаноугольных скважин.
Устьевая арматура для освоения и вывода на режим метаноугольных скважин включает корпус 1 с каналом сообщения 2 с полостью насосно-компрессорных труб, двумя каналами сообщения 3 и 4 с межтрубным пространством, канал сообщения 5 линии воды 6 с линией газа 7, кабельный ввод 8 для кабеля системы погружной телеметрии. Сферические краны 9 установлены в каналах сообщения 2, 3, 4, 5. На линии воды 6 установлен регулируемый дроссель 10, на быстроразъемных соединениях заглушки 11. Корпус 1 устанавливают на колонную головку посредством резьбового соединения 14. Вода по каналу сообщения 2 с полостью насосно-компрессорных труб поступает через сферический кран 9 в линию воды 6, где происходит регулировка потока регулируемым дросселем 10. Газ по каналам сообщения 3 и 4 с межтрубным пространством поступает через сферический кран 9 в линию газа 7. Канал сообщения 4 с межтрубным пространством является резервным и служит для измерения уровня жидкости в скважине скважинным уровнемером. Для удаленного контроля давления в межтрубном пространстве предусмотрены вентили 12, выполненные с установленными на них манометрами 13. Для облегчения использования скважины при низких температурах предусмотрен канал сообщения 5 линии воды 6 с линией газа 7, позволяющий произвести прочистку линии воды 6 потоком газа при промерзании.
Для компенсации знакопеременных воздействий при освоении метаноугольных скважин и выводе их на режим, а также для повышения автономности и автоматизации процессов освоения и вывода скважины на стабильный режим работы на линии газа 7 установлен перепускной клапан 15, позволяющий регулировать поток и при превышении давления выше настраиваемого значения отводить излишки газа.
Таким образом, устьевая арматура с перепускным клапаном для освоения и вывода на режим метаноугольных скважин позволяет  сократить транспортные расходы путем отсутствия необходимости  нахождения операционного персонала на площадке скважины для регулирования затрубного давления и исключить знакопеременные воздействия на вскрытые скважиной угольные пласты, путем отвода излишков газа при повышении давления выше установленного перепускным клапаном.