устьевое оборудование для эксплуатации глубоких газоконденсатных скважин

Формула изобретения

1. Устьевое оборудование для эксплуатации глубоких газоконденсатных скважин, включающее многокорпусную колонную головку с подвешенными на ней несколькими обсадными колоннами, образующими между собой межколонные пространства с задвижками, перекрывающими каждое межколонное пространство скважины, и фонтанную арматуру с задавочной, выкидной и факельной линиями, отличающееся тем, что каждое межколонное пространство скважины снабжено отводом с устройством для замера давлений и отсекающей задвижкой, отводы соединены между собой перемычками с размещенными на них отсекающими задвижками, верхняя перемычка соединена с факельной линией посредством патрубка, патрубок снабжен отсекающей задвижкой и предохранительным клапаном, размещенным за отсекающей задвижкой патрубка.

2. Устьевое оборудование для эксплуатации глубоких газоконденсатных скважин по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено обратным клапаном, размещенным в патрубке за предохранительным клапаном.

3. Устьевое оборудование для эксплуатации глубоких газоконденсатных скважин по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено предохранительными клапанами, размещенными на отводах за отсекающими задвижками.

Описание изобретения к патенту

Устьевое оборудование для эксплуатации глубоких газоконденсатных скважин относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устьевому оборудованию для эксплуатации глубоких газоконденсатных скважин с межколонными газопроявлениями.

В процессе эксплуатации скважин нередки случаи возникновения межколонных проявлений, которые негативно сказываются на надежности работы скважины и могут привести к экологическому загрязнению окружающей природной среды и даже к возникновению открытого фонтана. Такие скважины подлежат глушению с последующим ремонтом.

Известно устьевое оборудование для эксплуатации глубоких газоконденсатных скважин, например [Шульга В.Г. и др. Устьевое оборудование нефтяных и газовых скважин. Справочная книга. - М.: Недра, 1978. - С.14], включающее многокорпусную колонную головку с подвешенными на ней несколькими обсадными колоннами, образующими между собой межколонные пространства, с задвижками, перекрывающими каждое межколонное пространство скважины, и фонтанную арматуру с задавочной, выкидной и факельной линиями.

Недостатком технического решения является то, что в случае возникновения межколонных газопроявлений на скважине это устьевое оборудование не обеспечит безопасные условия эксплуатации, так как в одном или в нескольких межколонных пространствах скважины появится давление, которое может привести к нарушению целостности обсадных колонн и устьевого оборудования, к гидравлическому разрыву горных пород и возможному открытому фонтану.

Задача, стоящая при создании изобретения, состоит в обеспечении возможности временной эксплуатации скважин с межколонными газопроявлениями до капитального ремонта по их ликвидации за счет автоматического выпуска газа из межколонного пространства скважины при достижении предельно-допустимой величины этого давления, то есть недопущения возникновения условий, при которых происходит разрушение устьевого оборудования, обсадных колонн или гидравлического разрыва пласта.

Достигаемый технический результат, который получается в результате создания изобретения, состоит в обеспечении условий безопасной эксплуатации скважин с межколонными газопроявлениями.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном устьевом оборудовании для эксплуатации глубоких газоконденсатных скважин, включающей многокорпусную колонную головку с подвешенными на ней несколькими обсадными колоннами, образующими между собой межколонные пространства, с задвижками, перекрывающими каждое межколонное пространство скважины, и фонтанную арматуру с задавочной, выкидной и факельной линиями в отличие от известного каждое межколонное пространство скважины снабжено отводом с устройством для замера давлений и отсекающей задвижкой, отводы соединены между собой перемычками с размещенными на них отсекающими задвижками, верхняя перемычка соединена с факельной линией посредством патрубка, патрубок снабжен отсекающей задвижкой и предохранительным клапаном, размещенных за отсекающей задвижкой патрубка.

Кроме того, устьевое оборудование дополнительно снабжено обратным клапаном, размещенным в патрубке за предохранительным клапаном.

Кроме того, устьевое оборудование дополнительно снабжено предохранительными клапанами, размещенными на отводах за отсекающими задвижками.

На фиг.1 изображено заявляемое устьевое оборудование скважины на примере четырехколонной конструкции, имеющей трехкорпусную колонную головку с подвешенными на ней четырьмя обсадными колоннами, образующими между собой три межколонные пространства: верхнее - между эксплуатационной и первой промежуточной колоннами, среднее - между первой и второй промежуточными колоннами и нижнее - между второй промежуточной колонной и кондуктором и фонтанную арматуру тройникового типа. На фиг.2 и 3 приведены частные решения по автоматизации процесса эксплуатации скважины с межколонными давлениями.

Устьевое оборудование состоит из многокорпусной колонной головки 1, фонтанной арматуры 2, задавочной линии 3, выкидной линии 4 и факельной линии 5. Задавочная линия 3 служит для глушения скважины, выкидная линия 4 - для подачи добываемого из продуктивного пласта газа в газосборный коллектор (не показано) и далее на добывающий промысел и потребителю газа, факельная линия 5 - для выпуска газа в атмосферу при освоении и технологической отработке скважины.

На верхнем 6, среднем 7 и нижнем 8 межколонных пространствах колонной головки 1 установлены задвижки 9, к которым присоединены соответственно верхний, средний и нижний отводы 10 с размещенными на них устройствами для замера давлений 11, например, манометрами для визуального замера давлений или электроконтактными устройствами для дистанционного замера давлений, и отсекающими задвижками 12. Отводы 10 соединены между собой перемычками 13 с размещенными на них отсекающими задвижками 14. Верхняя перемычка 13 соединена с факельной линией 5 посредством патрубка 15. Патрубок 15 снабжен отсекающей задвижкой 16 и предохранительным клапаном 17, размещенным за отсекающей задвижкой 16. Место соединения патрубка 15 с факельной линией 5 с обеих сторон снабжено отсекающими задвижками 18 и 19. На конце факельной линии 5 размещено факельное устройство 20, например горелка, для сжигания выпускаемого из скважины газа, чтобы снизить загрязнение окружающей природной среды. Факельная линия 5 посредством байпаса 21 с размещенной на нем отсекающей задвижкой 22 и тройником 23 соединена с рабочей струной 24 елки 25 фонтанной арматуры 2 и выкидной линией 4 с размещенной на ней отсекающей задвижкой 26. Одновременно факельная линия 5 присоединена к задвижке 27, размещенной с одной стороны трубной головки 28 фонтанной арматуры 2. К задвижке 29, размещенной с другой стороны трубной головки 28, присоединена задавочная линия 3 с размещенным на конце быстроразъемным или фланцевым соединением 30.

Скважина, обвязанная по заявляемой схеме, работает следующим образом.

В процессе освоения скважины газ из продуктивного пласта движется по рабочей струне 24 елки 25 фонтанной арматуры 2, байпасу 21 и факельной линии 5. При этом задвижка 26 на выкидной линии 4, а также задвижка 18 на факельной линии 5 закрыты. Поступление газа из факельной линии 5 в верхнее 6, среднее 7 и нижнее 8 межколонные пространства скважины предотвращается предохранительным клапаном 17, который при отсутствии межколонных газопроявлений находится в закрытом положении.

В процессе эксплуатации скважины газ из продуктивного пласта движется по рабочей струне 24 елки 25 фонтанной арматуры 2, выкидной линии 4 в газосборный коллектор (не показано) и далее на добывающий промысел и потребителю газа. При этом задвижка 22, размещенная на байпасе 21, между факельной 5 и выкидной 4 линиями закрывается.

В процессе эксплуатации скважины осуществляется периодический или постоянный контроль за величиной давления в верхнем 6, среднем 7 и нижнем 8 межколонных пространствах при помощи устройств для замера давлений 11. Визуальный замер давлений осуществляется с помощью манометра, а постоянный контроль - с помощью электроконтактного устройства.

При появлении в процессе эксплуатации скважины межколонных газопроявлений в верхнем 6, среднем 7 или нижнем 8 межколонном пространстве выше предельно-допустимых величин предохранительный клапан 17 открывается, газ движется из верхнего 6, среднего 7 или нижнего 8 межколонных пространств по нижнему, среднему или верхнему отводам 10, верхней или нижней перемычкам 13, патрубку 15 и факельной линии 5 в атмосферу и сжигается на факельном устройстве 20, например горелке. При этом задвижки 9 на верхнем 6, среднем 7 или нижнем 8 межколонных пространствах колонной головке 1, отсекающие задвижки 12 на отводах 10, отсекающие задвижки 14 на перемычках 13, отсекающая задвижка 16 на патрубке 15 и отсекающая задвижка 19 на факельной линии 5 открыты, а отсекающая задвижка 18 на факельной линии 5, задвижка 22 на байпасе 21 закрыты.

При появлении межколонных газопроявлений выше предельно-допустимых величин, определяемых по замеру давления с помощью устройства 11, только в верхнем 6 межколонном пространстве скважины открывают отсекающую задвижку на верхнем отводе 10, отсекающую задвижку 16 на патрубке 15 и отсекающую задвижку 19 на факельной линии 5 (если они были закрыты), закрывают отсекающую задвижку 14 на верхней перемычке 14 между верхним и средним отводами 10. Газ из верхнего 6 межколонного пространства движется по верхнему отводу 10, патрубку 15 и факельной линии 5 в атмосферу и сжигается на факельном устройстве 20, например горелке. При этом отсекающая задвижка 18 на факельной линии 5 и задвижка 22 на байпасе 21 закрыты.

При появлении межколонных газопроявлений выше предельно-допустимых величин, определяемых по замеру давления с помощью устройства 11, только в среднем 7 межколонном пространстве скважины открывают отсекающую задвижку 12 на среднем отводе 10, отсекающую задвижку 16 на патрубке 15 и отсекающую задвижку 19 на факельной линии 5 (если они были закрыты), закрывают отсекающую задвижку 14 на нижней перемычке 13 между средним и нижним отводами 10, отсекающую задвижку 12 на верхнем отводе 10. Газ из среднего 7 межколонного пространства движется по среднему отводу 10, верхней перемычки 13, патрубку 15 и факельной линии 5 в атмосферу и сжигается на факельном устройстве 20, например горелке. При этом отсекающая задвижка 18 на факельной линии 5 и задвижка 22 на байпасе 21 закрыты.

При появлении межколонных газопроявлений выше предельно-допустимых величин, определяемых по замеру давления с помощью устройства 11, только в нижнем 8 межколонном пространстве скважины открывают отсекающую задвижку 12 на нижнем отводе 10, отсекающую задвижку 16 на патрубке 15 и отсекающую задвижку 19 на факельной линии 5 (если они были закрыты), закрывают отсекающие задвижки 12 на верхнем и среднем отводах 10. Газ из нижнего 8 межколонного пространства движется по нижнему отводу 10, нижней и верхней перемычкам 13, патрубку 15 и факельной линии 5 в атмосферу и сжигается на факельном устройстве 20, например горелке. При этом отсекающая задвижка 18 на факельной линии 5 и задвижка 22 на байпасе 21 закрыты.

В результате открытия вышеуказанных задвижек проводится выпуск газа из того или другого межколонного пространства скважины или всех межколонных пространств через отводы 10, перемычкам 14 и патрубку 15 и далее через факельную линию 5 в атмосферу. Выпускаемый газ сжигается на факельном устройстве 20, например при помощи горелки, обеспечивая экологическую чистоту технологического процесса.

При снижении межколонных газопроявлений ниже предельно-допустимых величин предохранительный клапан 17 вновь закроется, отсекая межколонные пространства скважины от факельной линии 5.

Аналогично проводятся работы, если скважина имеет два и более корпусов колонной головки 1.

При необходимости для повышения безопасности работы скважины на патрубке 15 возможно размещение обратного клапана 31, который следует размещать, как показано на фиг.2, после предохранительного клапана 17. При освоении скважины под действием потока газа, направленного со стороны факельной линии 5 в патрубок 15 и далее в верхнюю и нижнюю перемычки 13, в верхний, средний и нижний отводы 10, в верхнее 6, среднее 7 и нижнее 8 межколонные пространства, обратный клапан 31 автоматически закрывается, предотвращая поступление газа в верхнее 6, среднее 7 и нижнее 8 межколонные пространства скважины.

Кроме того, с целью автоматизации процесса недопущения поступления газа из одного межколонного пространства в другие возможно, как показано на фиг.3, размещение на отводах 10 после отсекающих задвижек 12 предохранительных клапанов 32 перед врезкой отводов 10 в перемычку 13.

Заявляемое устьевое оборудование позволяет осуществлять временную эксплуатацию скважин в осложненных условиях, при наличии межколонных газопроявлений с соблюдением противофонтанной безопасности работы скважины.

Заявляемое устьевое оборудование позволяет периодически или постоянно контролировать давления в верхнем, среднем и нижнем межколонных пространствах скважины с помощью устройства для замера давления, например манометров или электроконтактных устройств, снижать давления в межколонных пространствах скважины принудительно с помощью обслуживающего персонала путем открытия отсекающих задвижек вручную или автоматически без вмешательства обслуживающего персонала путем автоматического открытия предохранительных или обратного клапанов. Тем самым заявляемое устьевое оборудование позволяет повысить надежность и безопасность эксплуатации скважины с межколонными газопроявлениями за счет устранения условий, приводящих к нарушению целостности обсадных колонн и устьевого оборудования, к гидравлическому разрыву горных пород, к открытому фонтану и экологическому загрязнению окружающей природной среды.

Заявляемое устьевое оборудование позволяет автоматизировать технологический процесс эксплуатации скважин, получать дистанционно необходимую информацию о величине межколонного давления и при необходимости оперативно выезжать обслуживающему персоналу промысла на скважину, например, для открытия-закрытия отсекающих задвижек или для контроля за выпуском газа из межколонного пространства скважины в атмосферу.

Заявляемое устьевое оборудование обеспечивает сокращение количества бездействующих скважин по причине наличия в них межколонных газопроявлений, превышающих предельно-допустимые величины, снижение затрат на ремонтные работы, получение дополнительного объема добываемого газа.