Дипломная (вкр): Разработка конструкции устройства для исследования скважин

в утепленном контейнере, оснащенном аналогично самоходному варианту и дооборудованному, в зависимости от условий работы, дизельной установкой питания гидравлической станции, 8-киловаттным генератором или электроприводом.

узлы лубрикатора размещаются на специальной платформе, обеспечивающей их надежное крепление при перевозке любым транспортным средством.

Привод станции подачи густой смазки в зависимости от эксплуатационных возможностей осуществляется дизелем или электродвигателем.

Конструкция лубрикатора обеспечивает быстрый и надежный монтаж узлов на устье скважины.

Типоразмеры лубрикаторов определяются набором основных параметров, главными из которых являются давление на устье скважины и условное проходное сечение камеры для размещения приборов.

Оптимальный параметрический ряд главных значений устьевого давления - 2, 10, 14, 35, 70, 105 МПа; а параметрический ряд числовых значений условного проходного сечения - 50, 65, 80, 100 мм.

Лубрикаторы эксплуатируют в комплекте с верхним и нижним направляющими роликами для пропуска кабеля (проволоки).

Верхний ролик устанавливают на уплотнительном устройстве лубрикатора при помощи поворотного кронштейна или закрепляют на автономном грузоподъемном устройстве. [27]

Нижний ролик закрепляют на фонтанной арматуре скважины либо на автономном грузоподъемном устройстве.

Монтаж и демонтаж лубрикатора на устье скважины осуществляют, пользуясь грузоподъемной лебедкой, которую устанавливают на фонтанной арматуре или на мачте (стойке) лубрикатора, либо с помощью специального грузоподъемного устройства (например, геофизической вышки).

После установки лубрикатора на фланец буферной задвижки фонтанной арматуры проверяют его на герметичность путем постепенного повышения давления скважинного флюида.

Эксплуатацию лубрикаторов, в том числе их гидравлические испытания и опрессовку, осуществляют в соответствии с требованиями действующих нормативных документов и эксплуатационной документации.

Лубрикаторное оборудование предназначено для проведения канатно-проволочных работ при спуске и подъеме внутрискважинных приборов в колонну НКТ диаметром 89 мм и 114 мм.

Лубрикаторное оборудование, материалы и комплектующие должны быть поставлены с учетом эксплуатационной безопасности, требований технологического процесса, условий окружающей среды, опасных зон, нормативных требований, унифицированности оборудования, его работоспособности и ремонтопригодности.

Условия эксплуатации оборудования скважин:

добываемая продукция - нефть, газ попутный нефтяной и газ газовой шапки, пластовая вода;

содержание H2S в продукции скважин - отсутствует;

содержание С02 в продукции скважин (попутном газе), массовое, % - 0,64;

содержание парафина, массовое, % - 9,0;

начальное пластовое давление, МПа -17,0;

максимальное давление на устьевой арматуре эксплуатационных скважин при закрытой задвижке, МПа -17,5;

максимальное давление на устьевой арматуре газонагнетательной скважины для обратной закачки газа в пласт, МПа -18,0;

начальная пластовая температура, °С - +80;

максимальная температура на устьевой арматуре скважин, °С - +65;

нагрузка на колонную обвязку от противовыбросового оборудования (ПВО), кН - 700;

температура окружающей среды, °С - от минус 28 до плюс 35;

относительная влажность воздуха, % - 80.

Устьевое лубрикаторное оборудование располагается на открытом пространстве категории взрывоопасное - 2 по «Правилам безопасности при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе» ПБ 08-623-03.

1.6.2 Требования к маркировке, упаковке и транспортировке

После заводских испытаний, для обеспечения транспортировки любым видом транспорта, лубрикаторное оборудование должно быть демонтировано на отдельные узлы минимального объема. На лубрикаторном оборудовании должны быть установлены заводские таблички из коррозионностойкого материала, на которых должны быть указаны:

товарный знак завода-изготовителя;

заводской номер и дата изготовления;

обозначение типа оборудования;

основные характеристики;

масса.

Перед упаковкой в тару лубрикаторное оборудование, материалы, инструмент для монтажа, а также запасные изделия должны быть законсервированы для транспортировки и хранения в течение 12 месяцев. В тару должен быть вложен упаковочный лист, заверенный Поставщиком. [27]

Упаковка и транспортное крепление узлов должны обеспечивать их сохранность в процессе транспортировки любыми видами транспорта. Упаковка должна обеспечивать хранение лубрикаторного оборудования в сухих неотапливаемых помещениях при температуре воздуха от минус 30°С до плюс 40°С и относительной влажности воздуха 75% при температуре плюс 15°С.

Лубрикатор является элементом устьевого оборудования скважины и предназначен для ввода и извлечения из скважины, находящейся под давлением, различных приборов и устройств в процессе ее эксплуатации.

Лубрикатор (в соответствии с рисунком 1.16) включает в себя трубу лубрикатора 1, которая посредством резьбы соединена с фланцем 2. К трубе лубрикатора приварен патрубок 3 для присоединения к нему крана для стравливания давления.

а)-обычной конструкции; б)-для скважины, эксплуатирующейся плунжер-лифтным способом; 1-труба лубрикатора; 2-фланец; 3-патрубок для присоединения крана

Рисунок 1.16. Лубрикатор

Лубрикатор крепится своим фланцем 2 к верхнему фланцу буферной задвижки фонтанной арматуры шпильками. Герметичность соединения обеспечивается металлическим уплотнительным кольцом. При этом, в зависимости от типа фонтанной арматуры, лубрикатор должен иметь соответствующий типоразмер своего фланца.

Выпускается нормальный ряд лубрикаторов, рассчитанных на давление 7, 14, 21, 35 и 70 МПа.

Труба лубрикатора изготавливается обычно из НКТ диаметром 73 мм соответствующей группы прочности и длиной 1,2-1,4 м.

При растеплении скважин, эксплуатирующихся плунжер-лифтным способом, на арматуру скважины устанавливается лубрикатор без фланца (в соответствии с рисунком 1.16.-б0. Для этого откручивается плунжерная камера и на ее место ввертывается данный лубрикатор

Размер присоединительной резьбы трубы лубрикатора к своему фланцу меньше, чем присоединительная резьба лубрикатора для плунжер-лифтной скважины. Поэтому они не являются взаимозаменяемыми.

.6.3 Сальниковое устройство

Сальниковое устройство предназначено для герметизации места ввода кабеля на лубрикаторе в процессе его спуска в скважину.

В конструктивном отношении сальниковые устройства выполняются двух типов: двухкамерные и трехкамерные. Трехкамерные обладают большей герметизирующей способностью в сравнении с двухкамерными. (в соответствии с рисунком 1.17) конструкция трехкамерного сальникового устройства.

Оно включает в себя нижнюю 1, среднюю 2 и верхнюю 3 герметизирующие камеры, в гнезда которых установлены уплотнительные элементы 4. Средняя камера снабжена дренажным патрубком 5.

На наружной поверхности камер выполнена резьба для их взаимного свинчивания и подсоединения к муфте лубрикатора.

Уплотнительные элементы камер поджимаются через шайбы 6,7 и 8.Поджатие уплотнительных элементов нижней и средней камер производится при взаимном свинчивании их камер, а верхней - путем закручивания втулки 9.

Сальниковое устройство устанавливается на кабель до заделки его в кабельном наконечнике.

Для облегчения его установки на кабель он сначала разбирается на составные части, которые затем надеваются на кабель по порядку, начиная со втулки 9 и заканчивая нижней камерой 1, и свинчиваются вновь.

Кольцевая проточка 10 с дренажным отверстием, выполненная в средней камере у верхнего торца шайбы 7, предназначена для разгрузки от давления уплотнительных элементов верхней камеры путем отвода наружу просочившейся через уплотнения нижней и средней камер жидкости. Наружу жидкость выводится через дренажный патрубок 5, к которому подсоединяется дренажный шланг.

,2,3 - соответственно нижняя, средняя и верхняя герметизирующие камеры; 4 - уплотнительные элементы; 5 - дренажный патрубок; 6,7,8 - шайбы; 9 - втулка; 10 - кольцевая проточка с отверстием

Рисунок 1.17. Сальниковое устройство трехкамерное

Уплотнительные элементы 4 изготавливаются из резиновых или резинотканевых пластин толщиной 6 - 10 мм.

Наружный и внутренний диаметр уплотнительных элементов выполняется так, чтобы обеспечить их предварительный натяг при установке в гнезда камер и кабель в пределах 0,3 - 0,5 мм.

Двухкамерное сальниковое устройство отличается от трехкамерного лишь отсутствием нижней камеры.

В процессе работы по мере износа уплотнительных элементов и появления повышенной течи через дренажный шланг производится подкручивание камер по резьбе.

При этом уплотнительные элементы, деформируясь, устраняют появившиеся зазоры между ними и кабелем, и течь уменьшается.

Если в процессе работы скважинная жидкость начинает выбрасываться наружу через уплотнительные элементы верхней камеры, то это свидетельствует о том, что либо чрезмерно изношены уплотнительные элементы, либо закупорены дренажные каналы или шланг.

Сальниковое устройство предназначено для герметизации места ввода кабеля на лубрикаторе в процессе его спуска в скважину. На наружной поверхности камер выполнена резьба для их взаимного свинчивания и подсоединения к муфте лубрикатора.

Для облегчения ввода кабеля в скважину через сальниковое устройство и уменьшения износа уплотнительных элементов броня кабеля тщательно очищается от песка, грязи, снега и смазывается (например, соляровым маслом).

При нормальной работе сальникового устройства течь через верхние уплотнительные элементы отсутствует, а сила трения кабеля диаметром 12,3 мм при его вводе в скважину с давлением на буфере не более 2 МПа не превышает 0,25 - 0,35 кН. Сальниковое устройство присоединяется к лубрикатору посредством соединительной муфты.

.6.4 Устьевое оборудование

К устьевому оборудованию, применяемому при растеплении скважин, относятся: верхний ролик, нижний ролик, штанга с серьгой и креплением опоры. В соответствии с рисунком 1.18 конструкция верхнего ролика, включающего в себя ступицу 5, к которой приварен диск ролика 6 с желобом для кабеля.

Ступица 5 установлена на оси 4 на двух шарикоподшипниках 7. С торцов к ступице прикреплены болтами 9 крышки 8.

Диаметр диска обычно составляет 320 мм. При работе ролик выточками, имеющимися на оси 4, устанавливается в пазы опоры 2.

-ролик; 2-опора;3-штанга; 4-ось; 5-ступица ролика; 6-диск ролика;7-подшипник; 8-крышка; 9-болт

Рисунок 1.18. Верхний ролик с опорой

Конструкция нижнего ролика, (в соответствии с рисунком 1.19)., включает в себя ролик 1, смонтированный на оси 2, которая закреплена на щеках 3.

Щеки ролика осью 4 шарнирно соединены с пятой 5 и упираются в ограничитель 6, который препятствует падению щек с роликом в нижнее положение.

В качестве ролика обычно используется мерный ролик блок-баланса, применяемого при геофизических исследованиях скважин.

Стандартные мерные ролики изготавливаются так, что за один оборот по его желобу проходит два метра бронированного кабеля.

Для облегчения веса нижнего ролика при растеплении скважин взамен мерного ролика иногда устанавливают ролик меньшего диаметра, равного диаметру верхнего.

На скважине нижний ролик крепится, в зависимости от типа фонтанной арматуры, к одному из ее фланцев: либо на нижний фланец планшайбы, либо на нижний фланец крестовины.

Для этого одна из крепежных шпилек фланцевого соединения удаляется. После чего пята 5 нижнего ролика своим отверстием совмещается с отверстием фланца и крепится удлиненной шпилькой.

-ролик; 2-ось ролика;3-щека; 4-ось щеки; 5-пята; 6-ограничитель

Рисунок 1.19. Нижний ролик

Штанга предназначена для полного освобождения лубрикатора от воздействия на него сжимающей нагрузки, а также освобождения от большей части изгибающего момента, возникающих при выполнении спуска и подъема кабеля с нагревателем в скважине.

Величина этих нагрузок в случае прихвата кабеля может достигать значительных величин.

Штанга изготавливается из НКТ диаметром 73 мм такой длины, чтобы после ее монтажа на скважину верхний ролик находился на 250-300 мм выше сальникового устройства. Это обеспечивает более удобный ввод кабеля в скважину.

Опора штанги и опора верхнего ролика имеют сварную конструкцию. Штанга соединена с опорой резьбовым соединением.

Опора же верхнего ролика свободно садится своим глухим отверстием в нижней части на штангу.

Кольца удерживающей серьги 12 соединены друг с другом стяжной муфтой, имеющей правую и левую резьбы. Этим обеспечивается возможность регулирования межосевого расстояния между лубрикатором и штангой для центрирования кабеля относительно сальникового устройства.

1.7 Канатный инструмент и оборудование для проведения работ

В процессе эксплуатации фонтанных скважин периодически возникает необходимость проводить исследования эксплуатирующихся пластов с целью определения пластовых давлений, температур и других характеристик пласта.

Исследования проводят глубинными манометрами, термометрами и другими приборами. Лубрикатором герметизируют устье скважины при спуске в нее глубинного прибора.

При исследовании скважин часто необходимо устанавливать над фонтанной елкой лубрикатор для спуска того или иного прибора. Для этой цели в тройниковой и крестовой арматуре предусмотрено верхнее стволовое запорное устройство.

Лубрикатор( в соответствии с рисунком 1.20). представляет собой отрезок насосно-компрессорной трубы 6 соответствующей длины, устанавливаемый на фланце буферной задвижки 10, и включающий в себя ролик 1, закрепленный на кронштейне 2. Кронштейн крепится на трубе 6. В верхней части имеется сальниковый узел 4 и сальниковая крышка 5, наворачиваемая на трубу 6. Внутрь лубрикатора вводится глубинный прибор 7, спускаемый в скважину на проволоке 3. В нижней части лубрикатора имеется отвод со сливным краном 9. Давление внутри лубрикатора (устьевое давление Р) фиксируется манометром 8. Перед установкой лубрикатора закрывается буферная задвижка 10, а продукция скважины эвакуируется в выкидные манифольды с задвижками 11. Центральная задвижка 12 открыта. После установки лубрикатора на фланце буферной задвижки и введения в него глубинного прибора заворачивается сальниковая крышка 5 с сальниковым узлом 4. Проволока 3 уплотняется в узле 4. Закрывается кран 9 и открывается задвижка 10. Манометр 8 регистрирует давление на устье скважины. После этого прибор спускают в колонну НКТ. В скважинах, эксплуатируемых насосным способом, спуск прибора осуществляют до выкида насоса, а в фонтанных и газлифтных - до забоя.

Лубрикатор состоит из корпуса, трубы , корпуса сальника , двух роликов , закрепленных на кронштейнах. Через сальник пропускают проволоку, к которой подвешивается прибор. Грундбуксой и нажимной гайкой по мере появления пропусков среды подтягивают сальник. Вентиль служит для установки на нем манометра, регистрирующего давление в скважине, и при необходимости для снижения давления через разрядную пробку .