ЕМКОСТЬ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТОВ

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, к устройствам для осуществления работ по повышению производительности нефтяных и газовых скважин, и в частности, к оборудованию для проведения гидроразрыва пластов.
3
3
В настоящее время известна конструкция емкости, применяемая при гидроразрыве пластов, в виде горизонтального цилиндрического резервуара объемом до 50 м, установленная на большегрузном прицепе, перемещаемая на скважину тягачом. В качестве прототипа принята передвижная технологическая емкость объемом 50 м на базе трехосного шасси 3ПТЕ-50 (см. «Каталог оборудования на шасси для оснащения бригад КРС» г. Тюмень, 2003 г.). Она снабжена необходимым эксплуатационным и технологическим оборудованием и приспособлениями, такими как линии наполнения и отбора жидкости с необходимой запорной и контрольной аппаратурой, линиями перемешивания и подогрева, верхними смотровыми люками и нижними люками для чистки емкости, приспособлениями для замера объема жидкости, смотровыми площадками и трапом для подъема на емкость. Внутренняя поверхность емкости покрыта антикоррозионным составом, и периодически требует очистки от грязи, мойки и обработки химическими реагентами для предупреждения разведения и размножения микробов, разлагающих жидкость гидроразрыва и снижающих таким образом ее технологические показатели. Емкость выполнена в виде цельносварной металлической конструкции, поэтому качественное осуществление противокоррозионного покрытия, чистки и мойки ее внутренней поверхности затруднено.
В совокупности с тягачом общая длина сцепки достигает 18-20 метров, высота ее 4 метра, что сильно ограничивает ее маневренность. Так как при осуществлении технологического процесса гидроразрыва требуется закачка в скважину больших объемов жидкости (от нескольких десятков до нескольких сотен кубических метров), то размещение емкостей под такие объемы на скважине представляет определенную трудность.
Транспортирование емкости с одной скважины на другую затруднено из-за ряда транспортных помех. Такими помехами являются ограничения по высоте, ширине, длине и массе, наличие по пути следования линий электропередач и линий
связи, железнодорожных переездов, населенных пунктов и др. Кроме того, при расположении скважины в лесу, в болотистой или гористой местности эти затруднения возрастают кратно. Дело усугубляется еще тем, что исходя из планируемых объемов закачки, на скважину необходимо доставить несколько емкостей, а расстояния передислокации могут достигать нескольких сотен километров, а иногда и больше. Из-за своей громоздкости такую емкость затруднительно также доставить, например, вертолетом.
Задачей заявляемого технического решения является повышение маневренности и компактности оборудования, улучшение условий доставки и эксплуатации.
Для решения поставленной задачи предлагается применить емкость для гидроразрыва пластов, содержащую раму, нижнее основание с плитой и резервуар с противокоррозионным покрытием внутренней поверхности, корпус которого выполнен в виде нескольких вертикально установленных друг на друге цилиндрических модулей (секций), причем зазоры между модулями, а также между модулем и основанием герметизируются уплотнением. Конструкция уплотнения выполнена в виде раструба верхней части нижней секции с упором, на котором установлен нижний торец вышерасположенного модуля (секции) резервуара, между ними находится уплотнение. Оно может быть выполнено в виде эластичной прокладки. Для дополнительной герметизации зазор между раструбом нижней секции и торцом вышерасположенной секции заполнен загустевающим во времени составом.
В зависимости от применяемой жидкости гидроразрыва и условий окружающей среды (наружная температура, влажность и др.) вместо быстротвердеющего состава в кольцевом зазоре установлена эластичная кольцевая оболочка, с вентилем для заполнения сжатым воздухом. В некоторых случаях эти варианты могут комбинироваться. К модулю прикреплены необходимое технологическое и эксплуатационное приспособления, обеспечивающие безопасность работ.
В результате внедрения заявляемой полезной модели достигается следующий технический результат:
1. Уменьшаются общий вес и габариты одной отдельной транспортной единицы, что способствует улучшению условий ее транспортирования и всей емкости в целом.
2. Модульное исполнение емкости позволяет легче решить вопросы транспортирования в неблагоприятных условиях окружающей среды, как, например, в условиях болотистой местности, в горах, в лесу, в тундре и т.д., а также обеспечить возможность транспортирования емкости воздушным транспортом (вертолетом).
3. Вертикальное размещение емкости уменьшает занимаемую площадь на территории скважины, что особенно важно при проведении процесса с использованием большого количества технологического оборудования.
4. Используемые варианты конструкции уплотнений позволяет обеспечить надежную герметичность собранной емкости в зависимости от вида жидкости гидроразрыва и внешних факторов.
5. Предлагаемое исполнение конструкции более удобно для нанесения противокоррозионного покрытия, чистки и мойки резервуара.
Сущность полезной модели поясняется прилагаемыми чертежами, где:
на фиг.1 изображен общий вид емкости с необходимыми разрезами;
на фиг.2 - вариант уплотнения зазора между модулями емкости или между нижним модулем и основанием при использовании нижней кольцевой прокладкой и заполнением зазора твердеющей смесью;
на фиг.3 - вариант уплотнения зазора при размещении в зазоре эластичной кольцевой оболочки с вентилем для заполнения сжатым воздухом.
Емкость содержит следующие основные части: основание 1, два и более установленных друг на друге модулей резервуара 2, верхнюю крышку 3 и навесное вспомогательное оборудование 4. Основание содержит плиту 5, жестко прикрепленную к раме 6, а к плите 5 приварен раструб 7. Раструбы аналогичной конструкции приварены к верхнему торцу каждого единичного модуля резервуара 2. К нижней части плиты на фланце при помощи болтов через прокладку присоединен короб 8, к которому приварен отвод 9 для подсоединения запорной арматуры и распределительной гребенки всасывающей линии насосных агрегатов. К коробу 8 также подсоединена нагнетательная линия 10 для перемешивания жидкости в емкости. Указанная линия также выполнена в виде отдельных модулей трубопроводов, длина которых соответствует высоте модуля резервуара. Кроме того, в коробе 8 имеется отвод для контрольного стояка измерения уровня (объема) жидкости в емкости и отводы для змеевика, к которому на случай необходимости нагрева жидкости может быть подключена паро-нагревательная установка (на чертеже не показаны).
Под нижним торцом каждого модуля емкости 2 установлено эластичное уплотнение 12, которое обжимается весом вышерасположенных секций. Для центрирования и фиксации модуля в раструбе по его периметру размещены регулировочные и фиксирующие винты 13. Между внутренней поверхностью раструба 7 и наружной поверхностью нижнего конца модуля 2 образуется зазор. Для повышения надежности герметизации этот зазор заполняют жидким твердеющим во времени составом 14 (например, расплавленным битумом или цементным раствором). Характеристики этого твердеющего состава подобраны таким образом, чтобы они, с одной стороны, обеспечили достаточную герметичность зазора, а с другой - легкоразрушаемость при демонтаже емкости при помощи подъемного крана.
Другой вариант уплотнения зазора показан на фиг.3, при котором в зазоре между нижним концом модуля резервуара 2 и внутренним диаметром раструба 7 размещена эластичная кольцевая оболочка 15 с вентилем для наполнения 16, закрываемая сверху кольцевой крышкой 17.
В верхней части верхнего модуля 2 в раструбе 7 размещена крышка 3 со съемной решеткой 18 для наблюдения и перила ограждения 19. Навесное вспомогательное оборудование 4 включает рабочие площадки 20 и лестницы 21 с перилами 22.
Обслуживание скважин при помощи предлагаемой емкости осуществляется следующим образом. Перед проведением работ по гидроразрыву в зависимости от ожидаемого объема жидкости, подлежащей закачке, на скважину доставляется необходимое количество оснований 1 и модулей резервуара 2. На территории прилегающей к скважине готовится ровная площадка и на ней устанавливается прицеп с рамой 6 и плитой 5 в сборе с коробом 8. В нижнюю часть раструба 7 укладывают уплотнительную прокладку 12. Затем подъемным краном поднимают один модуль резервуара емкости 2 и нижним своим концом заводят его в раструб 7 плиты 5 и при помощи винтов 13 центрируют его в раструбе, опускают до смыкания торцов и окончательно затягивают винты 13. На нижний модуль 2 крепят вспомогательное оборудование 4 нижнего модуля, рабочую площадку 20 и лестницу 21 с перилами 22. Затем собирают модульные части внутренних трубопроводов.
После этого при необходимости аналогичным образом собирают следующие модули емкости. В верхней части последнего модуля 2 устанавливают крышку 3 с решеткой 18 и перилами 19. Затем готовят жидкий состав для герметизации зазора
между раструбами 7 и модулями 2, заполняют им все зазоры и оставляют для твердения.
После твердения герметизирующего состава осуществляют окончательную обвязку технологического оборудования, и емкость готова к ее заполнению и проведению технологического процесса. В некоторых случаях, в зависимости от обстоятельств, нижний модуль резервуара 2 может быть жестко соединен с плитой 5, т.е. быть несъемным.
После окончания процесса гидроразрыва емкость разбирают в обратном порядке процессу сборки. Ее очищают, удаляют остатки загустевшей уплотнительной жидкости и моют, после чего она готова для передислокации на другой объект работы.
В случае применения альтернативного герметизирующего устройства вместо застывающего жидкого состава в зазор между раструбом и модулем укладывают эластичную полую оболочку 15 с вентилем 16 для заполнения воздухом. Сверху зазор закрывают крышкой 17 и закрепляют ее винтами 13. По остальным позициям порядок работ остается прежним.
Благодаря такому исполнению обеспечиваются повышение маневренности и компактности оборудования, улучшение условий доставки и эксплуатации емкостей.