Оборудование для герметизации устья скважины

Содержание Введение

1. Анализ тенденций развития и постановка задачи проектирования

1.1 Анализ функционального назначения и область применения превенторов

1.2 Анализ условий эксплуатации плашечного превентора

1.3 Анализ основных параметров превенторов

1.4 Анализ конструктивного исполнения

1.5 Постановка задачи проекта

1.6 Эскизная проработка фиксирующего устройства плашек превентора

2. Расчет узлов и деталей превентора

2.1 Расчет штока превентора

2.2 Расчет гидроцилиндра превентора

2.3 Расчет крышки гидроцилиндра превентора

2.4 Расчет плашки превентора

2.5 Расчет затяжки шпилечного соединения

3. Монтаж превентора

3.1 Требования к монтажу и его технология

3.2 Последовательность монтажа превентора

4. Техническое обслуживание превенторов

5. Ремонт систем и узлов превентора Библиографический список

Введение

В процессе бурения скважин на нефть и газ отмечаются проявления и фонтаны, нарушающие состояние скважин, проведение работ, необходимых для качественного их завершения. Природа и причины пластовых проявлений различны, и являются следствием незнания пластового давления, неправильного ведения технологии бурения и нарушения технологической дисциплины. Открытые фонтаны и выбросы представляют опасность для персонала, приводят к загрязнению окружающей среды и пожарам.

Для предотвращения открытых выбросов и фонтанов при бурении, испытании, освоении скважин применяют, постоянно совершенствующиеся схемы обвязки устья противовыбросовым оборудованием.

Противовыбросовым оборудованием являются герметизирующие устройства, которые устанавливаются на устье скважин, герметизируют скважину, как при наличии в ней бурильных труб, так и при их отсутствии.

Наиболее часто для герметизации устья скважин используются плашечные превенторы, что связано с относительной простотой конструкции, обслуживания и управления ими, а так же повышенной, в сравнении с другими видами превенторов, надежностью работы.

Однако плашечные превенторы не обеспечивают герметизации устья скважины, если на уровне плашек располагается ведущая труба, бурильный замок, муфта или другие части колонны труб, диаметр и геометрические формы которых не соответствуют установленным в превенторе плашкам.

Целью данного курсового проекта является применение в разрабатываемой конструкции новых решений, позволяющих повысить надежность и эффективность эксплуатации превентора, снизить металлоемкость и обеспечить удобство и безопасность его обслуживания.

1. Анализ тенденций развития и постановка задачи проектирования

1.1 Анализ функционального назначения и область применения превенторов Для герметизации устья скважин используют плашечные, универсальные (кольцевые) и вращающиеся превенторы.

Плашечный превентор предназначен для герметизации устья скважины в процессе разбуривания, спуска и подъема НКТ и других работ по освоению и ремонту скважины. Их применяют для эксплуатации в умеренном и холодном макроклиматических районах. Плашечные превенторы обеспечивают возможность расхаживания колонны труб при герметизированном устье в пределах длины между замковыми или муфтовыми соединениями, подвешивание колонны труб на плашки и ее удержание от выталкивания под действием скважинного давления.

Универсальные превенторы обладают более широкими возможностями. Они предназначен для повышения надежности герметизации устья скважины. Его основное рабочий элемент — мощное кольцевое упругое уплотнение, которое при открытом положения превентора позволяет проходить колонне бурильных труб, а при закрытом положении — сжимается, вследствие чего резиновое уплотнение обжимает трубу (ведущую трубу, замок) я герметизирует кольцевое пространство между бурильной и обсадной колоннами. Эластичность резинового уплотнения позволяет закрывать превентор на трубах различного диаметра и на замках я УБТ. Применение универсальных превенторов дает возможность вращать и расхаживать колонну при герметизированном кольцевом зазоре. Кольцевое уплотнение сжимается либо в результате непосредственного воздействия гидравлического усилия иа уплотняющий элемент, либо вследствие воздействия этого усилия на уплотнение через специальный кольцевой поршень. Универсальные превенторы со сферическим уплотняющим элементом и с ионическим уплотнителем изготовляет ВЗБТ.

Универсальный гидравлический превентор со сферическим уплотнением плунжерного действия состоит из корпуса, кольцевого плунжера и кольцевого резинометаллического сферического уплотнителя.

Уплотнитель имеет форму массивного кольца, армированного металлическими вставками двухтаврового сечения для жесткости и снижения износа за счет более равномерного распределения напряжений. Плунжер ступенчатой формы с центральным отверстием. Уплотнитель фиксируется крышкой и распорным кольцом. Корпус, плунжер и крышка образуют в превенторе две гидравлические камеры и, изолированные друг от друга манжетами плунжера. При подаче рабочей жидкости под плунжер через отверстие в корпусе превентора плунжер перемещается вверх и обжимает по сфере уплотнение так, что оно расширяется к центру и обжимает трубу, находящуюся внутри кольцевого уплотнения. При этом давление бурового раствора в скважине будет действовать на плунжер и поджимать уплотнитель. Если в скважине нет колонны, уплотнитель полностью перекрывает отверстие. Верхняя камера служит для открытия превентора. При нагнетании в нее масла плунжер движется вниз, вытесняя жидкость из камеры в сливную линию. Уплотнитель расширяется и принимает прежнюю форму.

Кольцевой уплотнитель позволяет:

1. протаскивать колонны общей длиной до 2000 м с замками или муфтами с конусными фасками под углом 18°;

2. расхаживать и проворачивать колонны;

3. многократно открывать и закрывать превентор.

Конструкция превентора допускает замену уплотнителя без его демонтажа. Управление универсальным превентором может осуществляться либо с помощью ручного плунжерного насоса, либо с помощью насоса с электроприводом. Время закрытия универсального превентора гидроприводом 10 с.

Вращающиеся превенторы предназначены для автоматической герметизации устья скважины вокруг любой части бурильной колонны, в том числе ведущих, утяжеленных, НКТ, а также замковых соединений бурильных труб, при ее вращении, расхаживании, наращивании и выполнении спускоподъемных операций. Вращающиеся превенторы применяют взамен разъемного желоба для отвода бурового раствора к блоку очистки циркуляционной системы буровой установки. Вращающиеся превенторы применяют при бурении с промывкой аэрированным буровым раствором, продувкой газообразными агентами, обратной промывкой, регулированием дифференциального давления в системе скважина — пласт, а также при вскрытии продуктивных пластов на «равновесии» и с депрессией в климатических условиях широкого диапазона зон. Этот превентор уплотняет ведущую трубу, замок или бурильные трубы, что позволяет поднимать, спускать или вращать бурильную колонну.

Основной элемент вращающегося превентора уплотнитель, позволяющий протаскивать инструмент через его отверстие, Уплотнитель состоит из металлического основания и резиновой части, прикреплен к стволу при помощи байонетного соединения и болтов. От проворачивания его предохраняют шпоночные выступы, входящие в вырезы ствола. В патроне превентора на двух радиальных и одном упорном подшипниках качения смонтирован ствол. Манжетные уплотнения служат для предохранения превентора от попадания в него жидкости из скважины между стволом, корпусом н патроном. Фиксация патрона в корпусе осуществляется защелкой, которая открывается под давлением масла, подаваемого ручным насосом через штуцер.

1.2 Анализ условий эксплуатации плашечного превентора Эксплуатация плашечного превентора в условиях Крайнего Севера ставит его в положение активного и, как правило, весьма неблагоприятного воздействия климатических факторов, к главнейшим из которых относятся низкие температуры, суточные и годовые перепады этих температур и влажность.

Одной из главных причин увеличения параметра потока отказов плашечного превентора в зимние месяцы являются учащенные хрупкие разрушения стальных деталей, являющиеся следствием перехода при низких температурах металла этих деталей из вязкого состояния в хрупкое.

Низкотемпературная хрупкость или хладноломкость сталей зависит от химического состава и структуры металлов. Стали, легированные никелем, ниобием, марганцем, хромом, менее склонны к низкотемпературной хрупкости, так как присадки способствуют образованию мелкозернистых структур. Так основными марками сталей, применяемых при изготовлении деталей плашечного превентора, являются 35Л, 35ХГС, 40ХЛ и др.

При эксплуатации превентора в условиях низкой температуры окружающего воздуха необходимо реализовать мероприятия по обеспечению его работоспособности (применение смазки и материалов уплотнительных элементов с характеристиками, сохраняющими такие необходимые свойства, как текучесть и эластичность при низкой температуре, подогрев корпуса превентора) в соответствии с рекомендациями изготовителей. Превенторы могут поставляться со встроенными каналами под парообогрев, обеспечивающими повышенную долговечность резиновых уплотнений при эксплуатации в условиях отрицательных температур.

1.3 Анализ основных параметров превенторов К основным параметрам превенторов относятся диаметры проходных отверстий и рабочее давление. Диаметры и присоединительные размеры превенторов согласуются с диаметрами долот, бурильных и обсадных труб, а также колонных головок. Типоразмеры превенторов выбирают с учетом давления вскрываемых пластов и диаметра отверстия стволовой части противовыбросового оборудования, необходимого для прохода долот и труб, используемых для дальнейшего углубления и крепления скважины.

Широкий диапазон значений проходного отверстия (180 — 680 мм) и рабочего давления (14 — 105 МПа) превенторов позволяет применять схемы компоновки противовыбросового оборудования при бурении скважин под обсадные колонны труб диаметром 127 — 560 мм, используемых для крепления верхних и глубокозалегающих пластов. В шифре превентора приняты следующие обозначения: ПП — превентор плашечный; ПВ — превентор вращающийся; ПУ — превентор универсальный; Г — гидравлическое управление плашками; Р — ручное управление плашками; первое число — диаметр условного прохода; второе число — рабочее давление; К1 — для сред, содержащих СО2 до 6%; К2 — для сред, содержащих СО2 до 6%; К3 — для сред, содержащих Н2S и СО2 до 25%.

1.4 Анализ конструктивного исполнения Конструкция плашечного превентора представлена на рисунке 1.

Корпус 2 превентора представляет собой стальную отливку с вертикальным проходным отверстием и цилиндрическими фланцами с резьбой для шпилек. Соединение шпильками позволяет уменьшить высоту превентора, однако требует точной его подвески при монтаже противовыбросового оборудования, обеспечивающей совпадение осей шпилек и отверстий фланца. Число и диаметр шпилек определяют из расчета фланцевого соединения на герметичность. На опорных поверхностях фланцев имеются канавки для уплотнительной стальной кольцевой прокладки.

Корпус превентора снабжен горизонтальной сквозной полостью для размещения плашек 18. Снаружи полость закрывается боковыми крышками 1 и 6, которые крепятся к корпусу болтами 5. Стыки крышек с корпусом уплотняются резиновыми прокладками 4, установленными в канавках крышек. Используются и откидные крышки, шарнирно соединяемые с корпусом. Для предотвращения примерзания плашек в корпус превентора встраиваются трубки 15 для подачи пара в зимнее время. На боковых торцах крышек посредством шпилек крепятся гидроцилиндры 7 двустороннего действия для закрытия и открытия превенторов. Усилие, создаваемое гидроцилиндром, должно быть достаточным для закрытия превентора при давлении на устье скважины, равном рабочему давлению превентора.

Штоки поршней 8 снабжены Г-образным выступом для соединения с оправкой плашек. Под давлением рабочей жидкости, нагнетаемой из коллектора 3 по трубкам 19 в наружные полости гидроцилиндра, поршни перемещаются во встречном направлении и плашки закрывают проходное отверстие превентора. Поршни и штоки, а также неподвижные соединения гидроцилиндров уплотняются резиновыми кольцами 9, 13, 14.

Гидравлическое управление превентором дублируется ручным механизмом одностороннего действия, используемом при отключении и отказах гидравлической системы, а также при необходимости закрытия превентора на длительное время. Ручной механизм состоит из шлицевого валика 10 и промежуточной резьбовой втулки 12, имеющей шлицевое соединение с поршнем. Валик 10 посредством вилки 11 кардана и тяги соединяется со штурвалом, вынесенным на безопасное расстояние от устья скважины. При вращении валика по часовой стрелке резьбовая втулка 12 приводится в прямолинейное движение и перемещает поршень до замыкания плашек превентора. Расчетное время закрытия превентора составляет 10 секунд при использовании гидравлической системы и 70 секунд при ручном управлении. При обратном вращении винта поршни остаются неподвижными, а резьбовые втулки благодаря шлицевому соединению с поршнями возвращаются в исходное положение. После перемещения резьбовых втулок в исходное положение превентор можно открыть при помощи гидравлической системы управления.

В плашечных превенторах применяются трубные плашки для герметизации устья скважины с подвешенной колонной бурильных или обсадных труб и глухие плашки при отсутствии труб в скважине. При необходимости используют специальные плашки для перерезания труб.

Плашки состоят из резинового уплотнителя 16 и вкладыша 17, соединенных с корпусом болтами и винтами.

Армированные металлические пластины придают уплотнителю необходимую прочность и противодействуют выдавливанию резины при расхаживании колонны труб. Наработка уплотнителя измеряется числом циклов закрытия превентора и суммарной длиной труб, протаскиваемых через закрытый превентор со скоростью 0,5 м/ч при давлении в гидроцилиндре и скважине не более 10 МПа.

Согласно нормам, средняя наработка до отказа уплотнителя должна составлять не менее 300 закрытий превентора без давления и обеспечивать возможность протаскивания более 300 м труб через закрытый превентор.

Рисунок 1 — Плашечный превентор ППГ-280?350

1, 6 — боковая крышка; 2 — корпус; 3 — коллектор; 4 — резиновая прокладка; 5 — болт; 7 — гидроцилиндр; 8 — шток; 9, 13, 14 — резиновые кольца; 10 — валик; 11 — вилка; 12 — резьбовая втулка; 15 — трубки для подачи пара; 16 — уплотнитель; 17 — вкладыш; 18 — полость для размещения плашек; 19 — трубки

1.5 Постановка задачи проекта

Недостатком плашечного превентора является то, что при работе фиксирующего устройства плашек превентора с гидроприводом, состоящего из гидроцилиндра, поршня, обоймы и вкладышей, размещенных в пазах поршня является преждевременный износ внутренней поверхности гидроцилиндра, а также обоймы, приводящий к снижению надежности и долговечности узла фиксатора. Преждевременный выход из строя гидроцилиндра и обоймы связан с большими силами трения, возникающими между вкладышами и внутренней поверхностью цилиндра, а также между вкладышами и обоймой при их относительном перемещении.

Задачей данного курсового проекта является повышение надежности и долговечности работы за счет исключения износа контактирующих поверхностей вкладышей и гидроцилиндра.

1.6 Эскизная проработка фиксирующего устройства плашек превентора

На рисунке 2 показана конструкция фиксирующего устройства плашек превентора. Поршень находится в крайнем правом положении. Фиксирующее устройство плашек превентора состоит из гидроцилиндра 1, связанного с крышкой превентора, штока 2, резьбовым соединением соединенного с поршнем 3 в котором установлена подпружиненная обойма 4, предназначенная для выталкивания вкладышей 5, расположенных в окнах поршня 3. Поршень 3 выполнен составным из технологический соображений. В поршне 3 установлен обратный клапан, предназначенный для разобщения надпоршневой и внутренней полостей поршня 3.

Обойма 4 выполнена с возможностью перемещения по направляющей 6, что предохраняет ее от проворота.

Направляющая связана с обратным клапаном 7 и открывает его (приводит в действие) в крайнем левом положении поршня.

Устройство работает следующим образом. Рабочая жидкость под давлением подается в надпоршневую полость. Клапан 7 закрыт. Внутренняя полость поршня 3 и надпоршневая полость разобщены. Давление жидкости во внутренней полости поршня отсутствует. Поршень 3 под действием давления рабочей жидкости начинает передвигаться в крайнее левое положение, показанное на рисунке 3, при этом плашки перекрывают проходное отверстие превентора.

При достижении поршнем крайнего левого положения направляющая упирается в крышку превентора и так как она связана с обратным клапаном открывает его.

Жидкость под давлением поступает во внутреннюю полость и обойма 4 начинает передвигаться по направляющей. Обойма 4 вталкивает вкладыши 5 в пазы гидроцилиндра, фиксируя плашки превентора в закрытом положении. Самопроизвольная расфиксация невозможна, так как обойма 4 подпружинена.

Таким образом усилие, необходимое для выталкивания вкладышей 5, действует на вкладыши и на поверхность взаимодействия поршня с гидроцилиндром только в момент выталкивания, а не по всей длине хода поршня. Это способствует повышению надежности фиксирующего устройства, так как исключает износ контактирующих поверхностей.

При расфиксации плашек давление подается в водопоршневую полость. Под действием этого давления поршень 3 и обойма 4 перемещаются в крайнее правое положение. Вкладыши 5 опускаются, происходит расфиксация плашек.

Данная конструкция позволит повысить надежность фиксирующего устройства.

Рисунок 2 — Фиксирующее устройство плашек превентора (правое крайнее положение поршня)

1 — гидроцилиндр; 2 — шток; 3 — поршень; 4 — обойма; 5 — вкладыш; 6 — направляющая; 7 — обратный клапан

2. Расчёт узлов и деталей превентора

2.1 Расчёт штока превентора

Расчёт штока ведётся, как проверочный расчёт сжатого стержня на устойчивость. Схема расчета штока представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 — Расчетная схема штока превентора

p — поршневая полость; F — площадь сечения штока; dш — диаметр штока; l — длина штока

Площадь сечения штока F, м2

где — диаметр штока, = 0,1 м

Момент инерции J, м4

Радиус инерции i, м

Приведённая длина iПР, м

где нприведенный коэффициент длины, н = 0,7;

l — длина штока, l = 0,4 м

Гибкость штока л

По рекомендациям примем = 0,45, тогда

где — предел прочности,

Расчетное значение прочности у, МПа

где P — сила, развиваемая гидроцилиндром, P=309 250 Н.

.

Так как условие прочности, то устойчивость штока обладает высоким запасом прочности.

2.2 Расчет гидроцилиндра превентора

Гидравлический цилиндр рассчитывают на прочность из условия заданного диаметра цилиндра. Диаметр гидравлического цилиндра определяется в зависимости от давления на поршень при закрытом превенторе, необходимого, чтобы преодолеть выталкивающее усилие. Расчетная схема гидроцилиндра представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 — Расчетная схема гидроцилиндра превентора

F — площадь сечения штока; dшт — диаметр штока; l — длина штока; D — диаметр гидроцилиндра

Усилие, развиваемое гидроцилиндром Pу, кН

где dш — диаметр штока, dш = 0,1 м;

РС — давление в скважине, РС =35 МПа

Усилие на преодоление сил трения Q, Н

где РГ — давление в гидроцилиндре, РГ= 10 МПа;

ho — высота контактного кольца, ho= м2 ;

f — коэффициент трения, f = 0,01?0,07

Таким образом, полное усилие в гидроцилиндре P1у, кН

Площадь поршня гидроцилиндра F, м2

Диаметр гидроцилиндра D, м

2.3 Расчет крышки гидроцилиндра превентора

Крышка гидроцилиндра испытывает нагрузки, создаваемые давлением внутри цилиндра и давлением в скважине, которое действует на шток поршня.

где D — диаметр гидроцилиндра, D = 0,185 м;

.

Крышка гидроцилиндра имеет прямоугольную форму и крепится к крышке корпуса превентора шпильками.

С учётом затяжки одна шпилька воспринимает усилие Pшп, Н

где 1,2 — коэффициент затяжки;

Z — число шпилек, Z = 12

.

Изгибающий момент в тарелке фланца под одной шпилькой Ми, Н· м

где l — плечо изгиба, l = 0,6 м

Момент сопротивления изгибающегося участка W, м3

где B — длина сечения, B = 0,14 м;

h — высота сечения, h = 0,63 м

Напряжение изгиба у, МПа

Для углеродистой стали =160 МПа, следовательно, условие у? выполняется, отсюда следует, что крышка с креплением имеет достаточный запас прочности.

2.4 Расчёт плашки превентора

Вкладыши плашечного превентора воспринимают определенные нагрузки в зависимости от направления усилия: в одних случаях на изгиб наружу, в других на изгиб вовнутрь от веса бурильной колонны.

Рассчитываем вкладыш плашки по изгибающим моментам и напряжениям. Нагрузка на поверхность полукруглой плиты распределяется равномерно. Схема к расчету плашек представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 — Расчет плашек

a — высота плиты; S — толщина плиты

Изгибающее напряжение у, МПа

где в — коэффициент, = 0,1383; в = 0,1383;

Р — давление в превенторе, Р = 35 МПа;

а — высота плиты, а = 0,4 м;

S — толщина плиты, S = 0,022 м

Условие прочности при = 160 МПа для углеродистой стали, выполняется, следовательно, вкладыши плашки по изгибающим напряжениям достаточно прочны и отвечают необходимым условиям.

2.6 Расчет затяжки шпилечного соединения

При значительных затяжках шпильки воспринимают большие осевые нагрузки, особенно в период, когда оборудование находится под действием скважинного давления. Расчетная схема представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 — Схема расчета шпилечного соединения

D0 — Наружный диаметр опорного бурта гайки; S — шаг резьбы; В0 — угол подъёма резьбы; d1 — диаметр шпильки

Определим усилие на одну шпильку Рш, кН

где z — число шпилек, z = 12

Определим напряжение в шпильке ш, МПа,

где d1 — диаметр шпильки, d1 = 0,048 м по ГОСТ 22 042;76 (исполнение 1)

Определим допускаемое напряжения в материале шпильки [ш], МПа

где уТ — предел текучести материала шпильки, МПа.

Материал шпильки сталь 40ХН, уТ = 785 МПа;

nш — коэффициент запаса прочности, nш = 3

Условие прочности выполняется.

Определим необходимый момент крепления шпилек Мш, Нм

где f — коэффициент трения гайки о фланец, f = 0,2;

D0 — наружный диаметр опорного бурта гайки, м;

В0 — угол подъёма резьбы, град;

S — шаг резьбы, S = 0,003 м;

с — угол трения в резьбе, град;

f1 — коэффициент трения в резьбе, f1 = 0,2

.

3. Монтаж превентора

3.1 Требования к монтажу и его технология

При монтаже превентора в составе противовыбросового оборудования, выполненного по схеме ОП2 — 280?350, по ГОСТ 13 862–80 основным требованием является обеспечение высоты от плоскости фланца обсадной колонны до пола буровой не меньше, чем 6,5 м. Замена хотя бы одного плашечного превентора традиционной конструкции спроектированным превентором позволит отказаться от переходной надпревенторной катушек и тем самым, ограничить минимально возможную высоту до 6,5 м.

Не менее важным требованием является обеспечение безопасных расстояний между превенторами и вертикальными опорами подроторных балок. Кроме того, перед монтажом противовыбросового оборудования, и превенторов в частности, рекомендуется проверить вертикальность и центровку буровой вышки, так как проведение центровки вышки по окончании монтажа противовыбросового оборудования сопряжены с известными трудностями.

Правилами безопасности категорически запрещается применять и монтировать противовыбросовое оборудование, имеющие видимые трещины, сколы поверхности корпуса, канавок под уплотнение.

Запрещается монтаж плашечного превентора с деформированными элементами рычажного привода, имеющего повреждения на рабочих поверхностях осей.

Осуществляя монтаж, необходимо тщательно следить за качеством сборки, не допускать перекосов оборудования при затяжке фланцевых соединений. При проведении грузоподъемных работ необходимо пользоваться разработанными схемами центрования, удержания на весу оборудования. Так как разработанный плашечный превентор является несбалансированным оборудованием, его центруют с помощью строп откоса.

3.2 Последовательность монтажа превентора

Сборку плашечных превенторов устанавливают на крестовину колонной головки талевой системы между подпорными балками и закрепляют на фланце крестовины шпильками.

Карданные валы превенторов ориентируют в пространстве в направлении места установки ручного привода. Угол между осями карданного вала и гидроцилиндра превентора должен быть не более 80С. Стойки со штурвалами устанавливают на общее основание.

К фланцу верхнего превентора крепят разъемный желоб. Универсальный превентор устанавливают на верхний плашечный превентор.

Малые отводы крестовин на устье скважины, расположенные между плашечными превенторами оборудуют отсекателем. За отсекателями устанавливают аварийные задвижки, а затем рабочие задвижки, управляемые дистанционно, с гидроприводом, к которым присоединяют отводы высокого давления. Штуцерно-задвижечный блок монтируют на специальных санях и устанавливают за пределом основания вышки, на расстоянии 8−10 м от устья. После быстросъемных штуцеров устанавливают трубы низкого давления. Их собирают секциями на быстросборных соединениях. Сани штуцернозадвижечного блока устанавливают на двух фундаментах — плитах. К блоку подсоединяют трубы высокого и низкого давления, монтируют отбойную камеру.

После монтажа манифольда превенторную установку обвязывают трубами и узлами системы гидравлического управления, а так же монтируют силовой и вспомогательный приводы пульта гидроуправления. Основной пульт устанавливают на расстоянии 10 м от устья скважины, вспомогательный пульт располагается на рабочем месте бурильщика. Основной пульт должен быть заземлен. Данная превенторная установка должна быть оборудована паропроводом для обогрева установки в условиях низких температур. Паропровод каждого превентора подключается к паровой линии отдельно.

Плашечные превенторы при необходимости могут быть установлены на фонтанную скважину. Эта операция осуществляется при помощи троса, которым подтягивают подвешенный над устьем превентор на верхний фланец арматуры.

Для замены плашек необходимо вывинтить втулку ручного привода; подключить систему гидроуправления и открыть плашки; отвинтить винты, крепящие крышку превентора; закрыть вентиль, снизить давление, повернуть крышку вокруг оси и вытолкнуть плашку из замкового соединения. Новую плашку вставить в замок, закрыть крышку, затянуть винты, крепящие ее и открыть вентиль.

После опрессовки оборудования, масляный бак заправить маслом АМТ-10 или ДТ-8, в зависимости от сезона эксплуатации, а аккумуляторы — азотом до давления 6−6,5 МПа. Воздушные пробки в системе устраняют путем многократного закрытия и открытия превентора и задвижки до тех пор, пока время закрытия не станет постоянным. После этого аккумуляторы заряжают до давления 10 МПа.

плашка превентор ремонт узел монтаж

4. Техническое обслуживание превенторов

По окончании монтажа, перед сдачей превентора в эксплуатацию, еще раз тщательно осматривают детали и корпус превентора, в частности, кольцевые канавки — на наличие раковин и повреждений, уплотнительные канавки крышки и их уплотнения — на наличие прорезей, затвердевания от старения, основной уплотнитель крышки — на растрескивание или чрезмерную твердость (не более 50−60 по Шору). Замеряют зазоры между верхним основанием плашки и зеркалом корпуса (не более 5 мм).

Отдельно проверяют правильность монтажа основного пульта управления на буровой. Пульт должен быть защищен от влияния климатических условий, а так же укрытие должно позволять проведение технического обслуживания и ремонта. Так же контролируются диаметры силовых гидравлических трубок, осматриваются датчик давления и манометр на блоках манифольда, при необходимости их отсоединяют, проверяют и повторно опрессовывают. При отсутствии замечаний оборудование принимается в эксплуатацию. Основным мероприятием по повышению работоспособности оборудования является его техническое обслуживание.

Согласно рекомендаций и правил эксплуатации превенторов, разработанной фирмой «Камерон», техническое обслуживание подразумевает следующее:

— ежедневное приведение в действие плашек, проверку качества уплотнителей плашек;

— при установке превентора на другой скважине предусмотрена разборка превентора и осмотр плашек, промывка гидравлической системы до полного удаления остатков и посторонних предметов.

После сборки следует транспортировка с закрытыми плашками и установленными фиксаторами.

Плашечный превентор следует проверять с интервалом в два года, при условии, что система управления превенторами обслуживается технически удовлетворительно и рабочие жидкости соответствуют техническим условиям. Основное внимание следует уделять болтовым соединениям крышек, резьбовым соединениям внутри корпуса превентора, уплотнительным канавкам и кольцам фланцев и крышек, уплотнителям плашек. При периодической проверке следует заменить все управление. В ходе проверки ведется отчет установленной формы.

Помимо технического обслуживания, в полевых условиях возможно проведение несложного ремонта.

5. Ремонт систем и узлов превентора

Все резиновые уплотнения превентора заменяют, за исключением не имеющих дефектов уплотнителей, применяемых в условиях малого содержания пластовой средой H2S и CO2. Все металлические детали с повреждениями следует заменить, после сборки превентора его корпус испытывают максимальным рабочим давлением, а гидросистему — пробным, превышающим рабочее в 1,5 раза.

Наибольшее число отказов приходится на элементы плашки, рассмотрим подробно последовательность операций по ее извлечению из корпуса превентора.

В первую очередь, обеспечивается отсутствие циркуляции промывочной жидкости через внутреннюю полость превентора. Затем снимают сегментную крышку, подвешивают основную крышку корпуса, извлекают весь ее крепеж, снимают штуцер со вспомогательного гидроцилиндра. В случае, если превентор был закрыт, в основной гидроцилиндр подают силовую жидкость до тех пор, пока из корпуса покажутся плашки. После этого удаляют шплинты с осей, расцепленные плашки отодвигаются в сторону гидроцилиндра во избежании их деформации при соприкосновении с подвешенными деталями. С гидроцилиндра плашек снимают крышку корпуса. В этот момент плашка со своим гидроцилиндром должны быть полностью готовы к удалению из корпуса при помощи грузоподъемного устройства.

С момента начала эксплуатации универсального плашечного превентора на буровой обязательно должны находиться две запасные собранные и проверенные плашки, которые хранятся в том же помещении, где и все резиновые уплотнения. Запасные плашки проходят обслуживание наравне с работающими.

Сразу же после сборки и проверки работоспособности превентора должны быть приняты меры для скорейшего восстановления работоспособности отказавшей плашки. В условиях буровой допускается восстановление плашки в случае отказа таких деталей, как шток, уплотнитель, пружины путем замены потерявших работоспособность деталей на исправные. В случае обнаружения неисправности корпуса плашек, такие плашки немедленно выбраковываются, без права использования в дальнейшем ее элементов. Аналогично поступают с превентором, имеющим повреждения корпуса.

Ремонт плашечного превентора

В начале разборки плашечного превентора отсоединяют от корпуса масло и паропроводы. Затем вывинчивают болты и поворачивают откидную крышку вокруг оси шарнира, выдвигают плашку с помощью винта, вынимают плашку из замкового соединения штока и отсоединяют откидную крышку от корпуса превентора, вынув оси шарнира. Затем в такой же последовательности снимают вторую крышку в сборе с гидроцилиндром.

После этого приступают к разборке гидроцилиндров: снимают вилку с винта, отвинтив гайку и вынув палец крепления вилки к винту; снимают крышку гидроциклона, отвинтив стяжные шпильки; вывинчивают винт из гайки; вынимают поршень из цилиндра.

Затем снимают резиновые уплотнения с плашек.

Ремонт вращающегося превентор

При ремонте вращающегося превентора особое внимание следует обращать на состояние уплотнителя, самоуплотняющихся и асбографитовых манжет корпуса патрона и подшипников ствола.

Разборку превентора начинают с извлечения патрона в сборе из корпуса превентора, отсоединив быстроразъемное кулачковое соединение. Затем приступают к разборке патрона.

Вначале снимают уплотнитель, отвинтив болт, фиксирующий основание его на стволе. Далее снимают вкладыши; демонтируют ШПМ; снимают корпус вкладышей, отвинтив болты крепления корпуса к полукольцам. После этого извлекают из корпуса патрона асбографитовые манжеты, отвинтив болты и сняв буксу уплотнения, а затем извлекают из корпуса патрона ствол и демонтируют с него подшипники.

По окончании ремонта вращающийся превентор проходит испытание на герметичность и легкость вращения ствола.

Поскольку восстановление работоспособности превентора после отказа любого из рычагов привода, крышек корпуса или элементов гидроцилиндров сопряжено со значительными затратами времени и требует достаточно квалифицированного труда, то более рационально не ремонтировать превентор, а заменять его аналогичным.

Библиографический список

1. Лесецкий В. А. Буровые машины и механизмы: Учебник для техникумов / А. Л. Ильский — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1980. — 391 с.

2. Гульянц Г. М. Противовыбросовое оборудование скважин, стойкое к сероводороду: Справочное пособие. — М.: Недра, 1991. — 348 с.: ил.

3. Раабен А. А. Монтаж и ремонт бурового и нефтепромыслового оборудования / А. А. Раабен, П. Е. Шевалдин, Н. Х. Максутов — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1980. — 398 с.