МОДУЛЬНЫЙ УЗЕЛ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ

Полезная модель относится к фонтанной арматуре глубоководной добычи флюида, в частности к усовершенствованию системы компоновок модулей, управления флюидом и усовершенствованию систем обслуживания и упрощения сборки фонтанной арматуры, обеспечивающему унификацию, модульность и снижение трудоемкости изготовления и производства проводимых работ по ее сборке и эксплуатации.
Фонтанная арматура устанавливается на устьевую головку скважины для обеспечения обслуживания добычи скважинных флюидов. Фонтанная арматура обеспечивает управление потоком флюида с помощью установленных в ней задвижек, дросселей, различных датчиков и системы трубопроводов. Также фонтанная арматура обеспечивает профилактические и ремонтные работы устьевой скважины.
Известна фонтанная арматура (патент на полезную модель №188422, кл. F16K 3/00, опубл. 11.04.2019), содержащая разветвленную трубную систему с центральным стволовым корпусом, который крепится к устьевой головке, включающая в себя ветку выкидной линии с последовательно расположенными задвижками. Данная арматура не имеет прямой связи с подводным модулем управления.
В мировой практике строительства фонтанной арматуры модульность конструкций стала основной тенденцией, а функциональные узлы, которые чаще всего выходят из рабочего состояния, стали компоновать в извлекаемые модули. Следует отметить, что в мире существует несколько компаний-производителей подводного добычного оборудования. Это FMC Kongsberg Subsea AS, Aker Solutions, GE Vetco Gray, Cameron. GE Vetco Gray является ведущей компанией по концепции устройства фонтанной арматуры.
Традиционно компания GE Vetco Gray делит узел фонтанной арматуры на три основных модуля, к которым относятся верхний модуль, нижний модуль и дроссельный мостовой модуль. В одном из вариантов выполнение верхнего модуля фонтанной арматуры содержит трубную головку фонтанной арматуры, а нижний модуль фонтанной арматуры содержит систему наведения и средства для присоединения трубопроводов к внутрипромысловой инфраструктуре, а дроссельный мостовой модуль содержит дроссель и измерительный мост, обеспечивающий соединение всех трех компонентов. Каждый модуль фонтанной арматуры функционально усовершенствуется для унификации технологических процессов управления флюидом, профилактическими и ремонтными работами.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является фонтанная арматура по патенту компании GE Vetco Gray на изобретение RU №2505664 C2, опубл. 27.01.2014, где все функциональные компоненты фонтанной арматуры собраны в конструктивные модули:
- фонтанная арматура и рама(ФА и рама);
- штуцерный модуль (ШМ);
- программный модуль управления (ПМУ), где ПМУ обеспечивает скоординированную работу всех компонентов модулем ФА.
Технической проблемой является создание модульной конструкции фонтанной арматуры, которая могла быть использована в глубоководные добычи скважинных флюидов с увеличенным временем бесперебойной работы скважины.
Технический результат заключается в увеличении времени бесперебойной работы скважины.
Проблема решается, а технический результат достигается тем, что в модульном узле фонтанной арматуры, содержащем базовый модуль «Фонтанная арматура и рама», «Штуцерный модуль» и «Подводный модуль управления», модуль «Фонтанная арматура и рама» оснащен съемным подмодулем основания «Подводного модуля управления», а в «Штуцерном модуле» предусмотрены два подмодуля спаренных линий дросселирования, которые оснащены возможностью переключения с помощью дистанционно управляемого телеуправляемого необитаемого подводного аппарата, при этом каждый подмодуль имеет сдублированную систему датчиков выноса песка. Основание «Подводного модуля управления» и съемный подмодуль основания «Подводного модуля управления» могут быть снабжены устройством обмыва интерфейсов.
На фиг. 1 представлен общий вид модульного узла ФА, где:
1 - модуль, содержащий ФА с обвязкой и рамой (ФА с рамой);
2 - штуцерный модуль (ШМ);
3 - подводный модуль управления (ПМУ).
На фиг. 2 представлен общий вид модуля ФА и рама, где:
4 - рама;
5 - муфта соединительная;
6 - клапанный блок;
7 - кожух ПМУ;
8 - интерфейс ШМ;
9 - панель управления для ТНПА (телеуправляемый необитаемый подводный аппарат);
10 - интерфейс управления шиберной задвижки выкидной линии;
11 - дроссельный клапан для линии нагнетания химреагентов;
12 - панель БРС (быстроразъемных гидравлических соединителей);
13 - трубопровод выкидной линии;
14 - ловитель;
30 - система обмыва интерфейсов ПМУ
31 - интерфейс системы обмыва.
На фиг. 3 и 4 представлен подмодуль основания ПМУ с дублируемой системой интерфейсов ФА с рамой и ПМУ, где:
15 - интерфейс для контакта с ФА с рамой;
16 - интерфейс для контакта с ПМУ;
17 - корпус подмодуля основания.
На фиг. 5 представлен ПМУ, где:
18 - интерфейс для контакта с ФА с рамой;
19 - корпус ПМУ;
20 - интерфейсы ТНПА
На фиг. 6 представлен ШМ, где:
21 - рама ШМ;
22 - сдублированные дросселя;
23 - интерфейс соединительной муфты;
24 - интерфейсы регулирования дросселей;
25 - задвижка шиберная 1 дюйм;
26 - датчики выброса песка;
27 - дроссель МЭГ (моно этилен гликоль жидкость для профилактики процессов парафинизации);
28 - интерфейс переключения дублирующих систем;
29 - амортизаторы.
Работает модульный узел фонтанной арматуры следующим образом:
Подмодуль основания ПМУ 17 изначально устанавливается на штатный интерфейс под ПМУ 3 на ФА с рамой 1, который выполняет все функции основания ПМУ. Необходимость подмодуля 17 обосновывается тем, что при эксплуатации ФА 1 происходит заиливание области контактов и при извлечении ПМУ 17 на профилактические или ремонтные работы есть вероятность возможного выхода из строя некоторых коннекторов 15, которое может определиться при установке ПМУ 17 на штатное место. Тогда не потребуется извлечение всей ФА, а только извлечение подмодуля основания ПМУ 17, что обеспечит экономию рабочего технологического времени на обслуживание ФА и средств по эксплуатации скважины.
Перед установкой ПМУ 17 на интерфейс основания ПМУ производится технологическая операция обмыва коннекторов интерфейса с помощью системы обмыва интефейсов 30, которое имеет гидропривод, насос высокого давления и шланг с распыляющим наконечником. Система управления устройством омывателей 30 работает в двух режимах: автоматическом и аварийном с применением ТНПА. В автоматическом режиме обмыв интерфейсов происходит путем изменения направления и места выпуска потоков воды под высоким давлением и температуре в пределах 120…150°С, что исключит от появление теневых не обмытых участков контактов интерфейса за выступающими элементами интерфейса.
В ШМ предусмотрены спаренные линии дросселирования 22, которые работают последовательно после переключения интерфейсов 24 в случае выхода из строя работающей линии, которые также оснащены системами датчиков выноса песка 26, что обеспечивает снижение технологических простоев на смену извлекаемых кассет, так как эти операции производятся параллельно с другими.
Дублирование функциональных особо важных узлов в фонтанные арматуры обеспечит снижения простоев и увеличить период бесперебойной работы скважины.