Гирлове і ВНУТРІШНЄ свердловинне устаткування для нагнітання пари до свердловини та нафтового пласта

Під час проведення теплової дії на пласт застосовується комплекс устаткування, який складається з таких елементів: спеціальної арматури гирла свердловин, голівки колонної, лубрикатора для спускання приладів, термостійких пакерів, внутрішніх свердловинних компенсаторів подовження колони НКТ.

Арматура гирла для герметизації гирла нагнітальних свердловин у період проведення теплової обробки пласта забезпечує підвішування колони НКТ, компенсує її подовження і дозволяє проводити дослідницькі роботи по стовбурі свердловини і на вибої. Вона складається з запірних пристроїв-засувок і вентилів, хрестовин, трійників, котушок і спеціальних пристроїв для компенсації теплових подовжень колони і паропроводу.

Арматура гирла встановлюється на свердловині перед початком паро-теплового процесу і після його закінчення демонтується.

Як приклад розглянемо арматуру АП-65-150 (рисунок 2.4.7).

Арматура містить у собі хрестовину, що разом із затрубним вентилем 5 встановлюється на фланці колони обсадних труб. Колона НКТ або з'єднується з телескопічною трубою сальника, встановленого на корпусі, або кріпиться до котушки.

Зазор між корпусом 4 і трубою 2 ущільнюється набором прогумованих азбестових манжет 3. Засувки 1 та 5 дозволяють керувати процесом теплової обробки свердловини чи пласта.

Керування запірними пристроями та обслуговування арматури здійснюється зі спеціальних площадок, конструкція яких передбачає вертикальне переміщення елементів арматури.

Голівка колонна призначена для облаштування гирла нагнітальних свердловин. Ці голівки мають ущільнювальні пристрої, які забезпечують компенсацію теплових подовжень експлуатаційної і технічної колон. Голівка колонна сальникова (рисунок 2.4.8) за допомогою нарізного з’єднання кріпиться до перевідника 9 проміжної колони або кондуктора. Голівка монтується в процесі будівництва свердловини або при капітальному ремонті при переході її на роботу для накачування пари в пласт.

Рисунок 2.4.7 – Гирлова арматура АП-65-150

Рисунок 2.4.8 – Голівка колонна сальникова ГКС-40

До верхнього фланця корпуса голівки 8 кріпиться корпус сальника 3, у якому розміщені дві набивки. Подібна дворядна конструкція сальника дозволяє заміняти основну набивку без розбирання голівки і розгерметизації внутрішньої порожнини.

Набивка 4 стискається грундбуксою 2 і шпильками 1, нижнього ущільнення – грундбуксою 5, переміщення якої здійснюється радіально розташованими запірними болтами 6, що упираються конусними поверхнями в грундбуксу 5. Ущільнення запірних болтів 6 забезпечується ущільненнями сальникового набивання, грундбукси і натискної гайки 7.

У процесі експлуатації під навантаженням працює верхнє ущільнення, а нижнє включається тільки на період заміни верхньої набивки.

Лубрикатор гирловий (рис. 2.4.1, поз. 2) призначений для спуску в свердловину глибинних манометрів, термометрів і інших приладів, для дослідження без припинення накачування пари в пласт. Лубрикатор встановлюється на фланці верхньої засувки, змонтованої на трійнику арматури гирла. Лубрикатор складається з корпусу, масляного бачка з трубками і блоку. У верхній частині корпусу встановлений вузол сальника, а нижня частина має фланець, за допомогою якого він приєднується до фланця засувки гирлової арматури. Через лубрикатор пропущений дріт, один кінець якого, перекинутий через блок, намотується на барабан лебідки, а до іншого кінцю кріпиться глибинний прилад.

Перед проведенням дослідження прилад, прикріплений до дроту, закладається в корпус лубрикатора, після чого він монтується на гирловій арматурі.

Перед спуском приладу відкривають кран, і тиск із корпуса по трубі передається в бачок з маслом, що витісняється у вузол сальника. Потім відкривають засувку гирлової арматури і, змотуючи дріт з барабана лебідки, опускають прилад у свердловину.

Термостійкі пакери герметизують позатрубний простір свердловини при нагнітанні пари в пласт і захищають експлуатаційну колону від впливу тиску і температури. Одночасно пакери запобігають тепловим втратам і дозволяють знизити температурні напруги.

Пакер (рис. 2.4.9) складається з ряду деталей, змонтованих на стовбурі 10. Стовбур 10 з'єднаний муфтою 3 з патрубком 2, який, в свою чергу, з'єднаний з муфтою 1, яка забезпечує з'єднання пакера з колоною НКТ. У верхній його частині розташований шлипсовий вузол для утримання пакера в обсадній колоні і запобігання його зсуву нагору під дією перепаду тиску. Цей вузол складається з конуса 4, шліпсів 7, шліпсотримача 8, обмежника 6 і штифта 5. При спусканні пакеру штифт утримує шліпси від переміщення по направляючим пазах конуса. Після зрізання штифта переміщення шліпсів обмежене деталями 6 і 8.

У середній частині пакера розташовані ущільнювальні манжети 11, що закриваються згори захисною шайбою 9, а знизу утримуються натискною гайкою 12. Манжети в залежності від їхнього місця установки виготовлені з різних матеріалів: по двох крайніх – із прогумованої азбесто-металевої тканини, середні – із прогумованої азбестової тканини.

У нижній частині стовбура мається шліпсовий вузол, що запобігає переміщенню пакера вниз. Він складається з конуса 13, шлипсів 14 і шліпсотримача 17. Нижче розташований гідроциліндр для посадки пакеру. Привід гідроциліндра здійснюється рідиною, що нагнітається в НКТ.

Гідроциліндр складається з власне гідроциліндра 22, зовнішнього 20 і внутрішнього 16 поршнів, перевідника 31 і ущільнюючих кілець 18, 19, 25. Для запобігання повороту циліндра відносно стовбуру використовується шпонка 23, а відносно перевідника 31 – гвинти 26.

До поршня 20 прикріплений фіксатор 21, при спусканні пакера утримуючий нижні шліпси в нижньому положенні.

Рисунок 2.4.9 – Термостійкий пакер ПТГМ

У перевіднику 31 розташовується вузол клапанів для тимчасового перекриття прохідного каналу пакера при його посадці. Він складається з нижнього 29 і верхнього 28 сідел зі зрізними буртами, кульок 24, 30 і приставки 27. Знизу до перевідника приєднаний фільтр 32 для уловлювання зрізаних сідел з кульками при установці пакера.

Пакер працює в такий спосіб. При накачуванні рідини в НКТ після закриття нижнього сідла 29 кулькою 30 поршні 16 і 20, переборюючи силу зчеплення фіксатора 21 зі стовбуром 10, переміщаються нагору разом з нижнім шліпсовим вузлом і ущільнювачем. Штифт 5 зрізується. Верхні шліпси 7 насуваються на конус, заклинюючи його в обсадній колоні. Захисна шайба 9 розпрямляється і перекриває зазор навколо шліпсотримача 8. Під дією натискної гайки манжети збільшують зовнішній діаметр доти, поки не ввійдуть у контакт із поверхнею експлуатаційної колони. Нижній конус 13 заклинюється в обсадній колоні шліпсами 14.

Збільшуючи тиск рідини в НКТ до 20 МПа, можна зрізати бурт сідла 29, і воно разом з кулькою 30 упаде у фільтр, відкривши при цьому прохідний канал пакеру.

Компенсатори теплового розширення НКТ можуть бути конструктивно об'єднані з пакером або встановлюватися окремо.