УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКОМ РАЗРЫВЕ ПЛАСТА В ГАЗОВОЙ СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для защиты фонтанной арматуры от воздействия высокого давления, создаваемого в процессе гидравлического разрыва пласта в газовых и газоконденсатных скважинах.
При гидравлическом разрыве пласта газовых и газоконденсатных скважин применяется специальная фонтанная арматура, рассчитанная на высокое давление в 2 раза, как минимум, превышающее давление предполагаемого разрыва, а также колонна насосно-компрессорных труб, оборудованная пакером высокого давления. Перед гидравлическим разрывом пласта скважина глушится, с устья скважины демонтируется старая фонтанная арматура, монтируется превенторная установка, извлекается лифтовая колонна, находящаяся в скважине, спускается колонна насосно-компрессорных труб с пакером высокого давления, демонтируется превенторная установка, монтируется специальная фонтанная арматура высокого давления. Только после этого проводится гидравлический разрыв пласта. Затем демонтируется специальная фонтанная арматура высокого давления, монтируется превенторная установка, из скважины извлекается колонна насосно-компрессорных труб с пакером высокого давления, в скважину спускается лифтовая колонна, с устья скважины демонтируется превенторная установка и монтируется фонтанная арматура в нормальном исполнении, то есть рассчитанная на рабочее давление, необходимое при эксплуатации скважины. После чего скважина осваивается.
Эта технология очень трудоемка. Более эффективной может являться технология гидравлического разрыва пласта с установленной на устье фонтанной арматурой, рассчитанной на давление, необходимое при дальнейшей после гидравлического разрыва пласта эксплуатации скважины, но защищенная от воздействия высокого давления.
7
Известно устройство, включающее корпус с фланцем для соединения с корпусом фонтанной арматуры, уравнительную камеру с запорным элементом, размещенный в корпусе шток с гайкой и приводом его осевого перемещения, поршневой затвор, установленный на конце [А.с. 1448156 СССР, МПК F 16 K 43/00, опубл. 30.12.1988].
Недостаток устройства заключается в том, что через него невозможно проводить закачивание технологических растворов в скважину для проведения гидравлического разрыва пласта.
7
Известно устройство, включающее корпус с фланцем для соединения с корпусом фонтанной арматуры, уравнительную камеру с запорным элементом, размещенный в корпусе шток с гайкой и приводом его осевого перемещения, поршневой затвор, установленный на конце [Патент на полезную модель №18730 РФ, МПК Е 21 В 33/00, опубл. 10.07.2001].
Недостаток устройства заключается в том, что через него невозможно проводить закачивание технологических растворов в скважину для проведения гидравлического разрыва пласта.
7
Известно устройство, включающее корпус с фланцем для соединения с корпусом фонтанной арматуры, уравнительную камеру с запорным элементом, размещенный в корпусе шток с гайкой и приводом его осевого перемещения, поршневой затвор, установленный на конце [Патент на полезную модель №38821 РФ, МПК Е 21 В 33/00, опубл. 10.07.2004].
Недостаток устройства заключается в том, что через него невозможно проводить закачивание технологических растворов в скважину для проведения гидравлического разрыва пласта.
Задача, стоящая при создании устройства, состоит в обеспечении сохранности фонтанной арматуры в работоспособном состоянии при возникновении в процессе гидравлического разрыва пласта больших величин рабочего давления, а также в обеспечении надежности и безопасности проведения работ по гидравлическому разрыву пласта и снижении затрат на монтажные работы.
Достигаемый технический результат состоит в возможности закачивания технологических жидкостей для проведения гидравлического разрыва пласта при герметичном разобщении ствола фонтанной арматуры от остальных ее элементов, в первую очередь, от ее рабочих струн, а также в снижении времени на монтажные работы перед и после гидравлического разрыва пласта за счет устранения операций по переобвязке устья, а, следовательно, в сокращении времени нахождения скважины в бездействующем фонде.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном устройстве, включающем корпус с фланцем для соединения с корпусом фонтанной арматуры, уравнительную камеру с запорным элементом, размещенный в корпусе шток с гайкой и приводом его осевого перемещения, поршневой затвор, установленный на конце штока, в отличие от прототипа, шток и поршневой затвор выполнены со сквозными осевыми отверстиями, поршневой затвор выполнен в виде манжеты раструбом
направленным против движения штока, а на наружной поверхности верхней части штока и внутренней поверхности гайки выполнены резьбы.
На фиг.1 показано заявляемое устройство при монтаже в фонтанной арматуре, на фиг.2 - то же при разобщении ствола фонтанной арматуры от ее рабочих струн, на фиг.3 - то же при проведении гидравлического разрыва пласта.
Устройство состоит из корпуса 1 с фланцем 2 и соосно установленного в нем подвижного штока 3, выполненного со сквозным осевым отверстием (полого), с приводом осевого перемещения, представляющим собой винтовую пару, содержащую винт 4, связанный воедино со штоком 3, и гайку 5, свободно установленную в крышке 6 корпуса 1 с возможностью вращения и ограниченного осевого перемещения в пределах высоты крышки 6. Со стороны фланца 2 в корпусе 1 выполнена уравнительная камера 7 с уплотнительным элементом 8 в месте ввода в нее полого штока 3 и запорным элементом 9. В качестве запорного элемента 9 из условий безопасности необходимо использовать кран высокого давления. На конце штока установлен поршневой затвор 10, выполненный со сквозным отверстием в виде манжеты раструбом направленным против движения штока вниз. Винт 4 и гайка 5 оснащены соответственно штурвалами 11 и 12. Елка 13 фонтанной арматуры 14 соединена буферным фланцем 15 с корпусом 1 устройства, а фланцем 16 - с трубной головкой 17 фонтанной арматуры 14, установленной на колонной головке 18. На наружной поверхности верхней части штока 3 и внутренней поверхности гайки 5 выполнены резьбы с возможностью взаимодействия между собой и резьбой нагнетательного трубопровода.
Устройство работает следующим образом.
В заглушенной скважине устройство с полностью или частично введенным внутрь уравнительной камеры 7 полым штоком 3 с установленным на нижнем конце полым поршневым затвором 10 своим фланцем 2 посредством болтов и герметизирующей прокладки крепится к буферному фланцу 15 елки 13 фонтанной арматуры 14. При этом, в случае неполного вхождения в корпус 1 устройства полого штока 3, последний размещается во внутренней полости елки 13 фонтанной арматуры 14 над надкоренной задвижкой 19 елки 13 фонтанной арматуры 14. Затем через открытый запорный элемент 9 в уравнительную камеру 7 устройства закачивают жидкость до давления, равного давлению в НКТ 20, подвешенных в нижней резьбе подвески 21 НКТ 20 трубной головки 17 фонтанной арматуры 14. После создания в уравнительной камере 7 необходимого давления запорный элемент 9 закрывают. После этого, придерживая штурвал 11, левым вращением штурвала 12 (предусматривается, что все винтовые пары в устройстве правые) вводят шток 3, с установленным на его нижнем конце поршневым затвором 10, во
внутреннюю полость елки 13 фонтанной арматуры 14. При этом гайка 5 устройства упирается в крышку 6 корпуса 1 устройства и, вращаясь вокруг винта 4, перемещает его внутрь устройства и герметизирует ствол елки 13 фонтанной арматуры 14, разобщая ствол от ее элементов, в том числе от ее рабочих струн (не показано).
После этого снимают штурвалы 11 и 12, крышку 6, свинчивают с винта 4 гайку 5 и, открутив болты крепления фланца 2 корпуса 1 к буферному фланцу 15 елки 13 фонтанной арматуры 14, снимают корпус 1 с полого штока 3 устройства.
Затем к полому штоку 3 устройства подсоединяют напорный трубопровод 22 и через него закачивают в скважину технологические растворы для проведения гидравлического разрыва пласта. Создаваемое в процессе гидравлического разрыва пласта большое давление не оказывает вредного воздействие на елку 13 фонтанной арматуры 14, так как ее элементы герметично разобщены от ствола елки 13 фонтанной арматуры 14 штоком 3, сохраняя ее в работоспособном состоянии. В случае появления давления ниже полого штока 3 манжеты поршневого затвора 10, выполненные в виде раструба, сильнее прижмутся к внутренней поверхности ствола елки 13 фонтанной арматуры 14, надежно герметизируя кольцевое пространство между стволом елки 13 фонтанной арматуры 14 и штоком 3.
После завершения гидравлического разрыва пласта от штока 3 устройства отсоединяют нагнетательный трубопровод 22. На шток 3 устройства надевают корпус 1 устройства и крепят болтами его фланец 2 к буферному фланцу 15 елки 13 фонтанной арматуры 14. На винт 4 накручивают гайку 5, крепят к корпусу 1 крышку 6 и устанавливают на место штурвалы 11 и 12. Снова закачивают в уравнительную камеру 7 устройства через запорный элемент 9 жидкость, создают с ее помощью давление, равное давлению в НКТ 20, и вращением штурвала 12 влево до упора гайки 5 в крышку 6 и далее перемещают винт 4 и шток 3 внутрь устройства вместе с поршневым затвором 10. После завершения этой операции, придерживая штурвал 14 и вращая штурвал 15 вправо до упора гайки 5 в корпус 1 и далее, полностью или частично вводят шток 3 вместе с поршневым затвором 10 в уравнительную камеру 7. Манжеты поршневого затвора 10, выполненные в виде раструба, облегчают движение штока 3 в верх, в обратном направлении, в исходное положение.
После этого закрывают надкоренную задвижку 19 елки 13 фонтанной арматуры 14, открытием запорного элемента 9 сбрасывают давление в уравнительной камере 7 и отсоединяют устройство от буферного фланца 15 елки 13 фонтанной арматуры 14.
При проведении работ допускается не проводить демонтаж устройства с буферного фланца 15 елки 13 фонтанной арматуры 14, ограничившись только снятием крышки 6 корпуса 1 устройства.
В случае применения в устройстве штурвала 11 винта 4 со сквозным отверстием и с установлением над ним быстроразъемным соединением для присоединения к нему нагнетательного трубопровода 22, отпадает необходимость в снятии самой крышки 6 устройства в процессе гидравлического разрыва пласта, что еще более снизит затраты на проведение монтажных работ.
В случае ожидания возможного проявления скважины сразу после проведения гидравлического разрыва пласта над поршневым затвором 10 или в составе штока 3 необходимо устанавливать обратный клапан (не показано) с целью предотвращения выброса и возникновения открытого фонтана.
Предлагаемое устройство позволяет сократить время на монтажные работы перед и после гидравлического разрыва пласта за счет устранения операций по переобвязке устья скважины при обеспечении безопасности проведения работ и сохранении фонтанной арматуры в работоспособном состоянии, уменьшить время нахождения скважины в бездействующем фонде.