Проект превентора для герметизации устья скважин при выполнении буровых работ

Перечень чертежей:

1. Чертеж общего вида универсального превентора для герметизации устья скважин при выполнении буровых работ формата А1
2. Деталь корпус превентора А1
3. Рабочий чертеж крышки А1
4. Деталировка: плунжер А2
5. Деталировочный чертеж уплотнителя А2
6. Схема ПВО2 ГОСТ 13862-75 формата А1 с указанием позиций:
   • Установка гидравлического управления
   • Разъемный желоб
   • Фланцевая катушка
   • Универсальный превентор
   • Плашечный превентор
   • Гидроприводная задвижка
   • Устьевая крестовина
   • Задвижка
   • Колонная головка
   • Катушка под манометр
   • Прямоточная задвижка
   • Тройник
   • Быстроразъемная полумуфта
   • Крестовина
   • Быстросменный дроссель
   • Отбойная камера-дегазатор
   • Регулируемый дроссель
   • Запорное устройство

 Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 33 листах.

         В пояснительной записке выполнен проект универсального превентора, предназначенного для герметизации устья скважины при наличии или отсутствии колонны труб различного сечения, в том числе круглого, квадратного или шестигранного.

Универсальный превентор входит в состав превенторной установки противовыбросового оборудования.

Проведен анализ существующих конструкций. Рассмотрены превенторы отечественных и зарубежных производителей:

• Плашечные
• Универсальные
• Вращающиеся
• Вставные
• Кольцевые
• Роторные

Универсальный превентор состоит из: крышки, уплотнения крышки, уплотнителя, манжеты, корпуса, плунжера, втулки, планшайбы, указателя положения уплотнителя.

Принцип работы следующий. В корпусе перемещается плунжер, который, поднимаясь вверх, сжимает уплотнитель, герметизируя устье скважины. Крышка ввинчивается в корпус при помощи прямоугольной резьбы и уплотняется манжетой. По вертикали уплотнитель ограничивается втулкой.

Полости в корпусе изолированы друг от друга и от окружающей среды манжетами. Корпус, плунжер и крышка – стальные отливки ступенчатой формы. Уплотнитель – массивное резиновое кольцо, армированное металлическими вставками. Шпилькой катушка крепится к корпусу.

Плунжер превентора ступенчатой формы. Запорная и распорная полости, образуемые наружной поверхностью плунжера и внутренней корпуса, имеют штуцера для подсоединения системы гидравлического управления. Под давлением масла, подаваемого в запорную камеру из системы гидроуправления, плунжер двигается вверх, перемещая резиновый уплотнитель. Резиновая масса его перемещается к центру скважины и герметизируют любую часть колонны, оказавшуюся в зоне уплотнителя, или перекрывает всю скважину при отсутствии в ней труб.

Масло, подаваемое в распорную камеру закрытого превентора, перемещает плунжер вниз, разжимая уплотнитель, который принимает первоначальную форму. Жидкость из запорной камеры вытесняется в сливную линию системы гидравлического управления.

Управление превентором – дистанционное гидравлическое.

 Для работы в условиях отрицательной температуры превенторы оснащены камерами обогрева, в которые закачивается теплоноситель. В качестве теплоносителя обычно используются вода или водяной пар от котельной установки, находящейся в составе буровой установки.

Приведен расчет параметров превентора. Корпус превентора представляет собой полый толстостенный ступенчатый цилиндр сложной формы. Отливается из стали 20ХНСМЛ. Определено допускаемое напряжение 34,6 кгс/мм². Крышку превентора рассматривают как круглую пластину с концентрическим отверстием, внешний край которого опирается на корпус, а равномерная нагрузка распределяется по ее внутреннему краю. Определена максимальная нагрузка, действующая на крышку 296916 кгс.

При расчете уплотнителя получены значения:

Произведен расчет шпилек на растяжение. Приняты шпильки М 42х3 в количестве 16 шт. Определено напряжение на растяжение 785 МПа.

         Выполнен расчет фланца арматуры. Расчет сделан по проверке прочности фланца на изгиб. Определено расчётное напряжение 204,5×10⁶.

Приведен монтаж превенторной установки. В зависимости от разбуриваемого горизонта на устье скважи­ны может быть установлен один или два плашечных превентора соответствующего размера, два плашечных и универсальный превенторы, а в особо сложных и неизученных условиях к трем превенторам может быть еще добавлен один или два плашечных пре­вентора.

Сборку плашечных превенторов устанавливаются накрестовик колонной головки талевой системой между подроторными бал­ками и закрепляются к фланцу крестовика шпильками.

Карданные валы превенторов при этом ориентируют в направлении места установки ручного привода. Угол между осями карданного вала и гидравлического цилиндра превентора должен быть не более 8°. Стойки со штурвалами ручного управления устанавливаются на общем основании.

К фланцу верхнего превентора крепится разъемный желоб.

Универсальный превентор устанавливается на верхний плашечный превентор. При необходимости он закрепляется оттяжками за ушки.

Малые отводы крестовиков на устье скважины, расположенные между плашечными превенторами и ниже сборки превенторов, оборудуются отсекателями. За отсекателями устанавливаются аварийные задвижки, а затем рабочие дистанционно управляемые с гидроприводом, к которым присоединяются отводы высокого давления. Штуцерно-задвижечный блок монтируется на специальных санях и устанавливается за пределами основания вышки на расстоянии 8—10 м от устья скважины.

Телескопические сани, на подъемной площадке которых мон­тируется штуцерно-задвижечный блок манифольда, позволяют при необходимости быстро изменять высоту осей задвижек.

После быстросменных штуцеров устанавливаются трубы низкого давления. Они собираются секциями на быстросборных соединениях, отводят сбрасываемую из скважины жидкость в амбары, распо­ложенные от устья скважины на расстоянии 100—150 м. Сани штуцерно-задвижечного блока устанавливаются на двух фундамент­ных лентах. К блоку подсоединяются трубы высокого и низкого давления, монтируется отбойная камера.

После монтажа манифольда превенторная установка обвязы­вается трубами и узлами системы гидравлического управления, а также монтируются основные и вспомогательные пульты гидро­управления.

Основной пульт устанавливают на расстоянии не менее 10 м от устья скважины, вспомогательный пульт монтируется на месте работы бурильщика. Основной пульт должен быть заземлен.

Превенторные установки, рассчитанные на рабочее давление 32, 50 и 70 МПа, оборудуются паропроводом для обогрева установки в условиях низких температур. Паропровод каждого плашечного превентора подключается к паровой линии отдельно.

Плашечные превенторы, при необходимости, могут быть уста­новлены на фонтанирующую скважину. Эта операция осущест­вляется тросом, который натягивает подвешенный над устьем превентор на верхний фланец фонтанной арматуры.

Приведено описание работы установки, где рассмотрены четыре режима:

• Нормальный процесс бурения скважины
• Готовность установки к герметизации скважины при прохождении пластов с возможными проявлениями
• Работа превенторной установки в период начала проявлений и их ликвидации
• Работа установки как фонтанной арматуры в аварийном случае (при невозможности снятия превенторов и установки фонтанной арматуры)

Выполнено описание эксплуатации установки.

         В данной работе разработан проект конструкции универсального превентора, предназначенного для герметизации устья скважины при наличии или отсутствии колонны труб различного сечения при выполнении буровых работ.

Спецификация – 2 листа

В программе: Компас 3D v, AutoCad