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. 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. Устройство для защиты фонтанной арматуры при гидравлическом разрыве пласта в газовой скважине состоит из корпуса с фланцем для соединения с корпусом фонтанной арматуры, уравнительной камеры с запорным элементом, размещенного в корпусе штока с гайкой и приводом его осевого перемещения, перекрывающего элемента, установленного на конце штока. При этом шток и перекрывающий элемент выполнены со сквозными осевыми отверстиями, на наружной поверхности перекрывающего элемента выполнена резьба с возможностью взаимодействия с верхней резьбой подвески НКТ фонтанной арматуры, а на наружной поверхности верхней части штока и внутренней поверхности гайки выполнены резьбы с возможностью взаимодействия между собой и резьбой нагнетательного трубопровода.
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.
Опыт проведения гидравлического разрыва пласта в газовых и газоконденсатных скважинах на месторождениях севера Тюменской области, в частности на Ямбургском месторождении, показывает, что после проведения разрыва горных пород, особенно в скважинах простаивающего фонда, нередки случаи получения притока сразу после
завершения разрыва. Это влечет за собой необходимость повторного глушения скважины для извлечения колонны насосно-компрессорных труб с пакером высокого давления, а значит происходит повторное загрязнение призабойной зоны пласта, сводящее на нет полученный положительный эффект от гидравлического разрыва пласта.
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, перекрывающий элемент, установленный на конце [А.с. 1448156 СССР, МПК4 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.
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, перекрывающий элемент, установленный на конце [Патент на полезную модель №18730 РФ, МПК 7 E 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.
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, перекрывающий элемент, установленный на конце [Патент на полезную модель №38821 РФ, МПК 7 E 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 заключается 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, перекрывающий элемент, установленный на конце штока, в отличие от прототипа шток и перекрывающий элемент выполнены со сквозными осевыми отверстиями, на наружной поверхности перекрывающего элемента выполнена резьба с возможностью взаимодействия с верхней резьбой подвески насосно-компрессорных труб (НКТ) фонтанной арматуры, 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 с выполненным в нем сквозным осевым отверстием и 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 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 штока 3 и запорным элементом 9. В качестве запорного элемента 9 из условий безопасности необходимо использовать кран высокого давления. На конце штока 3 установлен перекрывающий элемент 10, выполненный со сквозным отверстием. В нижней части перекрывающего элемента 10 на наружной поверхности выполнена резьба, ответная верхней резьбе подвески 11 НКТ трубной головки 12 фонтанной арматуры 13. В качестве перекрывающего элемента 10 можно использовать глухую пробку, обратный клапан или любой другой перекрывающий элемент. Винт 4 и гайка 5 оснащены соответственно штурвалами 14 и 15. Елка 16 фонтанной арматуры 13 соединена буферным фланцем 17 с корпусом 1 устройства, а фланцем 18 - с колонной головкой 19. На наружной поверхности верхней части штока 3 и внутренней поверхности гайки 5 выполнены резьбы.
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 запорным элементом своим фланцем 2 посредством болтов и герметизирующей прокладки крепится к буферному фланцу 17 елки 16 фонтанной арматуры 13. При этом в случае неполного вхождения в корпус 1 устройства полого штока 3, последний размещается во внутренней полости елки 16 фонтанной арматуры над надкоренной задвижкой 20 елки 16 фонтанной арматуры 13. Затем через открытый запорный элемент 9 в уравнительную камеру 7 устройства закачивают жидкость до давления, равного давлению в НКТ 21, подвешенных в нижней резьбе подвески 11 НКТ трубной головки 12
фонтанной елки 13. После создания в уравнительной камере 7 необходимого давления запорный элемент 9 закрывают. После этого, придерживая штурвал 14, левым вращением штурвала 15 (предусматривается, что все винтовые пары в устройстве правые) вводят шток 3, с установленным на его нижнем конце запорным элементом 10, в трубную головку 12 фонтанной арматуры и вворачивают запорный элемент 10 в резьбу подвески 11 НКТ трубной головки 12 фонтанной арматуры 13. При этом гайка 5 устройства упирается в крышку 6 корпуса 1 устройства и, вращаясь вокруг винта 4, перемещает его внутрь устройства.
После фиксации запорного элемента 10 в подвеске 11 НКТ трубной головки 12 фонтанной арматуры 13 снимают штурвалы 14 и 15, крышку 6, свинчивают с винта 4 гайку 5 и, открутив болты крепления фланца 2 корпуса 1 к буферному фланцу 17 елки 16 фонтанной арматуры 13, снимают корпус 1 с полого штока 3 устройства.
Затем к штоку 3 устройства подсоединяют нагнетательный 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 16 фонтанной арматуры 13, так как ее элементы герметично разобщены от ствола фонтанной арматуры штоком 3, сохраняя ее в работоспособном состоянии.
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 17 елки 16 фонтанной арматуры 13. На винт 4 накручивают гайку 5, крепят к корпусу 1 крышку 6 и устанавливают на место штурвалы 14 и 15. Снова закачивают через запорный элемент 9 в уравнительную камеру 7 устройства жидкость до давления, равного давлению в НКТ 21, и вращением штурвала 15 влево до упора гайки 5 в крышку 6 и далее перемещают винт 4 и шток 3 внутрь устройства, отворачивая перекрывающий элемент 10 из верхней резьбы подвески 11 НКТ трубной головки 12 фонтанной арматуры 13. 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 в уравнительную камеру 7.
После этого закрывают надкоренную задвижку 20 елки 16 фонтанной арматуры 13, открытием запорного элемента 9 сбрасывают давление в уравнительной камере 7 и отсоединяют устройство от буферного фланца 17 елки 16 фонтанной арматуры 13.
При проведении работ допускается не проводить демонтаж устройства с буферного фланца 17 елки 16 фонтанной арматуры 13, ограничившись только снятием крышки 6 корпуса 1 устройства.
В случае применения в устройстве штурвала 14 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 в составе перекрывающего элемента 10 или 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.
Устройство для защиты фонтанной арматуры при гидравлическом разрыве пласта в газовой скважине, 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, перекрывающий элемент, установленный на конце штока, отличающееся тем, что шток и перекрывающий элемент выполнены со сквозными осевыми отверстиями, на наружной поверхности перекрывающего элемента выполнена резьба с возможностью взаимодействия с верхней резьбой подвески насосно-компрессорных труб фонтанной арматуры, а на наружной поверхности верхней части штока и внутренней поверхности гайки выполнены резьбы.
