RU2763868C1 - Гидроэлектрическая система управления колонны для спуска с резервной системой управления последовательного включения со сбросом давления в полость водоотделяющей колонны - Google Patents

Abstract

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазовой отрасли. Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение повышения безопасности в случае экстренного отсоединения оборудования при возникновении чрезвычайных ситуаций. Предлагается гидроэлектрическая система управления колонны для спуска с резервной системой управления последовательного включения со сбросом давления в полость водоотделяющей колонны, колонна для спуска установлена в подводном противовыбросовом оборудовании. Система содержит установленные последовательно с образованием эксплуатационного ствола: верхний изолирующий клапан; перепускной клапан, включающий систему компенсации давления, срезной патрубок, подводную испытательную фонтанную арматуру, включающую механизм экстренного отсоединения, адаптер инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компрессорной трубы, гидравлическая система управления колонны для спуска содержит управляющие линии для управления работой: верхнего изолирующего клапана, перепускного клапана, механизма экстренного отсоединения, подводной испытательной фонтанной арматуры. 3 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазовой отрасли. Колонна для спуска предназначена для эксплуатации на самоподъемных плавучих буровых установках, полупогружных буровых установках, буровых судах, стационарных платформах в качестве оборудования для освоения, испытаний и технологического обслуживания подводных скважин.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Углеводородные флюиды, такие как нефть или природный газ, получают из пласта путем бурения ствола скважины, в который затем устанавливают различное оборудование для заканчивания скважины для контроля и повышения эффективности добычи различных флюидов из пласта.

Колонны для спуска используются в нефтегазовой промышленности для проведения операции освоения и технического обслуживания скважин. В установленном подводном положении колонна для спуска проходит между надводным судном и устьем скважины и находится внутри подводного противовыбросового оборудования. Колонна для спуска выполняет множество функций, включая обеспечение барьеров для контроля скважины и аварийное отсоединение после герметизации скважины.

Управление скважиной и ее изоляция в случае аварийного отключения обеспечено набором запорных арматур, расположенных в стволе колонны для спуска, причем комплект запорных арматур включает узел, представляющий собой подводную испытательную фонтанную арматуру. Кроме того, в колонне для спуска обычно предусмотрено по меньшей мере одно скользящее соединение, обеспечивающее герметичное зацепление с трубными плашками подводного противовыбросового оборудования. Обычно в нижнем конце колонны для спуска установлен адаптер инструмента подвески насосно-компрессорной трубы.

Как правило, колонны для спуска функционируют в соответствии с протоколами безопасности, прописанными согласно стандартам в данной области промышленности. Например, перепускной клапан может быть спроектирован с возможностью перехода в закрытое положение при потере управляющего сигнала. В некоторых случаях такой подход является неэффективным, например, в случае, когда потеря управляющего сигнала необязательно представляет реальный риск потери управления скважиной, в частности, когда другие барьеры управления скважиной исправны и работают, либо потеря управления является временной и тому подобное. Кроме того, это может привести к самопроизвольному включению той или иной функции колонны для спуска в зависимости от перепадов давления в экстренных ситуациях. В то же время, некоторые запорные арматуры могут продолжать функционировать в случае потери управления, что может привести к подлинной аварийной ситуации, при которой необходимо полное закрытие запорной арматуры.

Ближайшим аналогом предлагаемого технического решения является подводная нижняя колонна для спуска с автономным аварийным отключением, раскрытая в источнике US20160138355, опубл. 19.05.2016, МПК Е21В 33/035. Известная система включает подводное противовыбросовое оборудование; колонну для спуска, содержащую множество запорных арматур, блок задвижек и измерительный модуль, а также систему управления, функционирующую совместно с измерительным модулем колонны для спуска для обеспечения автономного отсоединения колонны для спуска в узле задвижек для блокирования потока жидкости выше и ниже узла задвижек посредством закрытия множества клапанов при возникновении заданного состояния, обнаруженного измерительным модулем.

Кроме того, из уровня техники известна колонна для спуска согласно US20170152723, содержащая верхнюю трубную секцию, проходящую от поверхности судна и заканчивающуюся клапаном упора шарового типа, имеющим перерезающую способность.

Недостатками изобретения, известного из US20170152723, являются

- необходимость минимизировать разницу в диаметрах между уплотнительной поверхностью адаптера для инструмента подвески насосно-компрессорной трубы;

- маленький диапазон между максимально допустимым давлением в полости подводного противовыбросового оборудования и управляющим давлением резервной системы управления;

- необходимость учитывать комбинированную нагрузку от от веса обсадных колонн и максимального управляющего давления в полости подводного противовыбросового оборудования;

- необходимость учитывать минимальный крутящий момент, требуемый для механической активации механизма экстренного отсоединения;

- возможность непроизвольного срабатывания системы отсоединения инструмента подвески насосно-компрессорной трубы, что требует средств его дополнительной фиксации.

Предлагаемая колонна для спуска во время проведения операций установлена внутри подводного противовыбросового оборудования и образует эксплуатационный ствол для доступа в скважину. Колонна для спуска является составляющей частью системы доступа в скважину. Управление функциями колонны для спуска может быть осуществлено дистанционно при помощи системы управления, расположенной на буровой платформе.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение повышения безопасности в случае экстренного отсоединения оборудования при возникновении чрезвычайных ситуаций; в случае проведения испытаний уплотнений между подвеской насосно-компрессорной трубы и корпусом подводной фонтанной арматуры; повышение безопасности установки подвески насосно-компрессорной трубы при заканчивании скважины.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая гидроэлектрическая система управления колонны для спуска с резервной системой управления последовательного включения со сбросом давления в полость водоотделяющей колонны, колонны для спуска установлена в подводном противовыбросовом оборудовании и содержит установленные последовательно с образованием эксплуатационного ствола: верхний изолирующий клапан; перепускной клапан, включающий систему компенсации давления, срезной патрубок, подводную испытательную фонтанную арматуру, включающую запорную арматуру и механизм экстренного отсоединения, адаптер инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компрессорной трубы; при этом подводное противовыбросовое оборудование содержит по меньшей мере один кольцевой превентор, срезные плашки, группу плашечных превенторов, включающих по меньшей мере три плашечных превентора, установленных последовательно; причем механизм экстренного отсоединения выполнен с возможностью обеспечения разъединения колонны для спуска на две части; при этом гидравлическая система управления колонны для спуска содержит управляющие линии для управления работой: верхнего изолирующего клапана, перепускного клапана, механизма экстренного отсоединения, подводной испытательной фонтанной арматуры; и выполнена с возможностью резервного управления, обеспечивающего при потере давления в управляющих линиях подачи давления в полости подводного противовыбросового оборудования.

Перепускной клапан дополнительно включает в себя, установленные последовательно: переходник для соединения колонны для спуска с райзером, запорную арматуру, обжимной патрубок.

Система компенсации давления выполнена с возможностью открытия с обеспечением стравливания давления из полости между перепускным клапаном и подводной испытательной фонтанной арматурой в полость подводного противовыбросового оборудования и обратно через отверстие системы компенсации давления при полном закрытии запорной арматуры перепускного клапана;

при этом отверстие системы компенсации давления выполнено в обжимном патрубке с расположением с торца обжимного патрубка, контактирующего со срезным патрубком.

Подводная испытательная фонтанная арматура содержит запорную арматуру в виде верхнего шарового крана и нижнего шарового крана, каждый из которых снабжен автоматом аварийного закрытия.

Предлагаемая гидроэлектрическая система дополнительно содержит: управляющую линию открытия верхнего шарового крана; управляющую линию открытия нижнего шарового крана; управляющую линию стравливающего клапана верхнего шарового крана; управляющую линию стравливающего клапана нижнего шарового крана.

В колонне для спуска механизм экстренного отсоединения выполнен с возможностью обеспечения разъединения колонны для спуска на две части: первую часть, включающую верхний изолирующий клапан, перепускной клапан, срезной патрубок и механизм экстренного отсоединения; вторую часть, включающую подводную испытательную фонтанную арматуру и адаптер инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компресорной трубы.

В предлагаемой гидроэлектрической системе верхние срезные плашки или нижние срезные плашки подводного противовыбросового оборудования выполнены с возможностью перерезания срезного патрубка при отказе закрытия верхнего шарового крана и нижнего шарового крана подводной испытательной фонтанной арматуры.

В подводном противовыбросовом оборудовании группа плашечных превенторов содержит: плашечный превентор, средний плашечный превентор и нижний плашечный превентор.

В предлагаемой гидроэлектрической системе адаптер инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компрессорной трубы выполняет функцию уплотнительной поверхности для нижнего плашеченого превентора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания настоящего изобретения, а также других его аспектов и характеристик описание приведено со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

на Фиг. 1 схематично изображена схема системы управления колонны для спуска согласно изобретению;

на Фиг. 2 схематично изображена колонна для спуска;

на Фиг. 3 схематично изображена колонна для спуска, установленная в подводном противовыбросовом оборудовании в соединенном состоянии;

на Фиг. 4 схематично изображена колонна для спуска, установленная в подводном противовыбросовом оборудовании в разъединенном состоянии;

на Фиг. 5 схематично изображена часть колонны для спуска с иллюстрацией расположения отверстия системы компенсации давления;

на Фиг. 6 представлена Таблица 1 - Условные обозначения на гидравлической схеме по Фиг. 1.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Колонна 1 для спуска является составляющей частью системы доступа в скважину, установлена в подводном противовыбросовом оборудовании и содержит последовательно установленные верхний изолирующий клапан 2 без автомата аварийного закрытия, перепускной клапан 3, срезной патрубок 4, подводную испытательную фонтанную арматуру 5, адаптер 6 инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компрессорной трубы.

В качестве верхнего изолирующего клапана может быть использован клапан, раскрытый в патенте RU2704161, опубл. 24.10.2019.

Перепускной клапан 3 включает в себя систему 7 компенсации давления и установленные последовательно: переходник 8 для соединения колонны 1 для спуска с райзером 9; запорную арматуру 10; обжимной патрубок 11.

Подводная испытательная фонтанная арматура 5 включает в себя запорную арматуру в виде верхнего шарового крана 12 и нижнего шарового крана 13, каждый из которых снабжен автоматом аварийного закрытия, а также механизм 14 экстренного отсоединения.

Механизм 14 экстренного отсоединения выполнен с возможностью активации в случае закрытия перепускного клапана 3, закрытия подводной испытательной фонтанной арматуры 5 и открытия системы 7 компенсации давления, с обеспечением разъединения колонны 1 для спуска на две части: первую часть, включающую в себя верхний изолирующий клапан 2, перепускной клапан 3, срезной патрубок 4 и сам механизм 14 экстренного отсоединения; и вторую часть, включающую в себя подводную испытательную фонтанную арматуру 5 и адаптер 6 инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компрессорной трубы (см. Фиг. 2).

На Фиг. 1 схематично изображена схема гидроэлектрической системы управления колонны для спуска с резервной системой управления последовательного включения со сбросом давления в полость водоотделяющей колонны, на которой проиллюстрированы управляющие линии с установленными в них гидораспределителями (условные обозначения элементов схемы гидравлической системы управления представлены в Таблице 1. Условные обозначения на чертежах):

- управляющие линии управления работой верхнего изолирующего клапана 2: управляющую линию 15 открытия верхнего изолирующего клапана 2; управляющую линию 16 закрытия верхнего изолирующего клапана 2;

- управляющие линии управления перепускным клапаном 3 и механизмом 14 экстренного отсоединения: управляющую линию 17 закрытия перепускного клапана 3 и отсоединения механизма 14 экстренного отсоединения; управляющую линию 18 открытия перепускного клапана 3 и присоединения механизма 14 экстренного отсоединения;

- управляющую линию для управления работой подводной испытательной фонтанной арматуры 5 в виде управляющей линии 19 закрытия подводной испытательной фонтанной арматуры 5.

Дополнительно к линии 19 закрытия подводной испытательной фонтанной арматуры 5 также имеются:

- управляющая линия 20 открытия верхнего шарового крана 12;

- управляющая линия 21 открытия нижнего шарового крана 13;

- управляющая линия 22 стравливающего клапана верхнего шарового крана 12;

- управляющая линия 23 стравливающего клапана нижнего шарового крана 13.

Дополнительно на схеме по Фиг. 1 также изображены:

- первая линия 24 передачи сигналов от датчиков давления и температуры, установленных между верхним изолирующим клапаном 2 и перепускным клапаном 3, а также

- вторая линия 25 передачи сигналов от датчиков, установленных между нижним шаровым краном 13 и адаптером 6 инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компрессорной трубы.

Дополнительно на схеме по Фиг. 1 также изображены первая линия 26 впрыска химических реагентов и вторая линия 27 впрыска химических реагентов.

Дополнительно на схеме по Фиг. 1 также изображены управляющие линии, используемые при установке и извлечении подвески насосно-компрессорной трубы с использованием инструмента для спуска и подъема:

- управляющая линия 28 присоединения инструмента для спуска и подъема;

- управляющая линия 29 проверки закрытия инструмента для спуска и подъема;

- управляющая линия 30 отсоединения инструмента для спуска и подъема;

- управляющая линия 31 присоединения подвески насосно-компрессорной трубы;

- управляющая линия 32 проверки присоединения подвески насосно-компрессорной трубы;

- управляющая линия 33 отсоединения подвески насосно-компрессорной трубы.

Указанные линии 28 - 33 используют при установке и извлечении подвески насосно-компрессорной трубы и показаны только для обеспечения понимания специалистами в данной области техники возможности установки и извлечения подвески насосно-компрессорной трубы. Далее, подводное противовыбросовое оборудование включает в себя по меньшей мере следующее: один кольцевой превентор, в настоящем варианте осуществления, это нижний кольцевой превентор 34 (см. Фиг. 3), на уровне которого установлен перепускной клапан 3, верхние срезные плашки 35 и нижние срезные плашки 36, и группу трубных плашечных превенторов.

Дополнительно в настоящем варианте осуществления подводное противовыбросовое оборудование включает: верхний кольцевой превентор 37, установленный над нижним кольцевым превентором 34; причем группа трубных плашечных превенторов включает: верхний трубный плашечный превентор 38, средний трубный плашеченый превентор 39 и нижний трубный плашечный превентор 40, установленные ниже верхних срезных плашек 35 и нижних срезных плашек 36.

Колонна 1 для спуска в собранном состоянии выполнена с возможностью установки в полости подводного противовыбросового оборудования таким образом, что переходник 8 для соединения колонны 1 для спуска с райзером 9 расположен напротив верхнего кольцевого превентора 37; обжимной патрубок 11 расположен напротив нижнего кольцевого превентора 34, срезной патрубок 3 расположен напротив верхних срезных плашек 35 и нижних срезных плашек 36, испытательная подводная фонтанная арматура 5 расположена напротив верхнего плашечного превентора 38 и среднего плашечного превентора 39; адаптер 6 подвески инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компрессорной трубы расположен напротив нижнего плашечного превентора 40.

Ниже адаптера 6 инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компрессорной трубы находится устье 41 фонтанной арматуры.

Между закрытым нижним плашечным превентором 40 и закрытым нижним кольцевым превентором 34 образована первая полость А, и между устьем 41 фонтанной арматуры и закрытым нижним плашечным превентором 40 образована вторая полость Б (см. Фиг. 3).

Таким образом, колонна 1 для спуска представляет собой составной блок с запорной арматурой перепускного клапана 3, запорной арматурой (верхний шаровой кран 12 и нижний шаровой кран 13) подводной испытательной фонтанной арматуры 5, системой 7 компенсации давления и механизмом 14 экстренного отсоединения для обеспечения следующих функций, но не ограничиваясь ими:

- безопасная установка подвески насосно-компрессорной трубы и канатных пробок, заглушек и т.д. при заканчивании скважины;

- безопасное проведение испытаний соединений и/или уплотнений между подвеской насосно-компрессорной трубы и корпусом горизонтальной фонтанной арматуры;

- осуществление экстренного отсоединения оборудования при возникновении чрезвычайных ситуаций.

Управление функциями колонны 1 для спуска осуществляют удаленно с использованием системы управления, расположенной на буровой установке.

Конструкция перепускного клапана 3 включает в себя систему 7 компенсации давления для стравливания давления из эксплуатационного ствола 42, а именно из полости между перепускным клапаном 3 и верхним шаровым краном 12 в полость подводного противовыбросового оборудования. Для этого в обжимном патрубке выполнено отверстие 43 системы 7 компенсации давления и стрелкой указано направление стравливания давления (см. Фиг. 5). Система 7 компенсации давления срабатывает только при полном закрытии запорной арматуры 10 перепускного клапана 3, на Фиг. 5 перепускной клапан 3 изображен закрытым.

Срезной патрубок 4 во время операций по заканчиванию и техническому обслуживанию скважин находится на уровне верхних срезных плашек 35 и нижних срезных плашек 36 подводного противовыбросового оборудования, которые обычно открыты при выполнении операций. Срезной патрубок 4 дополнительно обеспечивает безопасность при отказе срабатывания механизма 14 экстренного отсоединения, в критических ситуациях срезной патрубок 4 перерезается верхней и нижней срезными плашками 35, 36 подводного противовыбросового оборудования для обеспечения консервации пластового флюида.

Гидроэлектрическая система управления колонны для спуска с резервной системой управления последовательного включения со сбросом давления в полость водоотделяющей колонны является замкнутой, при этом стравливание давления в окружающую морскую воду в штатной ситуации не допускается.

Перерезающая способность запорной арматуры 10 перепускного клапана 3 и запорной арматуры (верхнего шарового крана 12 и нижнего шарового крана 13) подводной испытательной фонтанной арматуры 4 сохраняется при потере давления в линии управления арматуры за счет обеспечения резервного управления, с возможностью обеспечения которого выполнена предлагаемая гидравлическая система. Указанное резервное управление активируется только в экстренных ситуациях с целью герметизации скважины и безопасного извлечения оборудования колонны 1 для спуска.

Запорная арматура 10 перепускного клапана 2 и нижний шаровой кран 13 подводной испытательной фонтанной арматуры 4 выполнены с возможностью перерезания своим затвором каротажного троса, в частности, диаметром 3,17 мм; плетеного провода, в частности, диаметром, в частности, 12 мм; гибких труб, в частности, с диаметром 60,3 мм и толщиной стенки, в частности, 5,16 мм. При этом материалом труб предпочтительно может быть сталь с пределом текучести 552 МПа.

Превышение давления сверху перепускного клапана 2 над давлением снизу перепускного клапана 2 никак не влияет на положение запорной арматуры 10 (открыто/закрыто). В то же время, запорная арматура 10 перепускного клапана 2 открывается, если давление под перепускным клапаном 2 становится выше давления над перепускным клапаном 2 на величину в промежутке значений от 2 до 3,5 МПа при условии, что отсутствует давление в управляющей линии закрытия запорной арматуры 10. При этом полное открытие запорной арматуры 10 не обязательно. После выравнивания давления сверху и снизу от перепускного клапана 2 запорная арматура 10 должна остаться в открытом состоянии. Это необходимо для обеспечения возможности вытеснения пластового флюида и бурового раствора из райзера 9 при потере управляющего давления в системе (см. Фиг. 2).

Запорная арматура 10 перепускного клапана 2 в закрытом положении удерживает давление сверху в эксплуатационном стволе 42 даже при отсутствии давления в управляющей линии закрытия запорной арматуры 10 (управляющей линии 17 закрытия перепускного клапана 3 и отсоединения механизма 14 экстренного отсоединения).

Запорная арматура 10 перепускного клапана 2 в закрытом положении удерживает давление снизу в эксплуатационном стволе 43 только при наличии давления в управляющей линии закрытия запорной арматуры 10 (управляющей линии 17 закрытия перепускного клапана 3 и отсоединения механизма 14 экстренного отсоединения).

С целью удержания потоков технологических жидкостей, уплотнение верхнего кольцевого превентора 37 подводного противовыбросового оборудования плотно замыкается на поверхности обжимного патрубка 11 или корпуса перепускного клапана 3, поэтому конструкция корпуса перепускного клапана 3 или обжимного патрубка 11 должна быть рассчитана на усилие обжатия верхним кольцевым превентором 37.

Компоновка подводного противовыбросового оборудования зависит от особенностей буровой установки. Таким образом, для работы колонны 1 для спуска может быть использован один кольцевой превентор вместо верхнего кольцевого превентора 37 и нижнего кольцевого превентора 34 с расположением ниже перепускного клапана 3.

Обжимной патрубок 11 имеет гладкую поверхность, в связи с чем все гидравлические линии должны проходить внутри стенок обжимного патрубка 11. Предпочтительно внешний диаметр обжимного патрубка 11 должен составлять не менее 378 мм, но не ограничиваясь этой величиной, однако диаметр обжимного патрубка 11 также зависит от особенностей буровой установки.

В колонне 1 для спуска расположен срезной патрубок 4. В случае возникновения чрезвычайных ситуаций и при отказе закрытия верхнего и нижнего шаровых кранов 12, 13 верхние срезные плашки 35 или нижние срезные плашки 36 перерезают эту часть колонны 1 для спуска, тем самым изолируя поток пластового флюида из скважины.

Механизм 14 экстренного отсоединения выполнен с возможностью многократного дистанционного

соединения/отсоединения верхней части колонны 1 для спуска внутри подводного противовыбросового оборудования при выполнении операций по заканчиванию и капитальному ремонту скважин. Механизм 14 экстренного отсоединения расположен над верхним шаровым краном 12 и нижним шаровым краном 13, что обеспечивает двойной барьер для промысловых флюидов в случае экстренного отсоединения. Механизм 14 экстренного отсоединения активируется только после закрытия запорной арматуры 10 перепускного клапана 3, вехнего и нижнего шаровых кранов 12, 13 подводной испытательной фонтанной арматуры 5 и после открытия системы 7 компенсации давления. Расположение механизма 14 экстренного отсоединения в колонне 1 для спуска обеспечивает ее разъединение на две части, при этом остаются закрытыми верхний шаровой кран 12 и нижний шаровой кран 13, а также оборудование, расположенное ниже верхнего и нижнего шаровых кранов 12, 13. Все уплотнения механизма 14 экстренного закрытия должны быть расположены на верхнем стыковочном узле (на чертежах не показан), остающимся соединенным с райзером 9 при расстыковке.

Под механизмом 14 экстренного отсоединения в конструкции подводной фонтанной арматуры 5 расположен верхний шаровой кран 12. Типом арматуры верхнего шарового крана 12 является арматура нормально закрытая. Верхний шаровой кран 12 в закрытом состоянии должен удерживать номинальное рабочее давление только снизу в эксплуатационном стволе, в том числе в случае отсутствия давления в управляющей линии закрытия. При этом должна быть обеспечена возможность прокачивания рабочей среды через верхний шаровой кран 12. Для прокачивания жидкости (рабочей среды) через закрытый верхний шаровой кран 12 давление над верхним шаровым краном 12 должно быть выше давления под верхним шаровым краном 12 на величину в промежутке значений от 2 до 3,5 МПа. Для уменьшения времени закрытия верхнего шарового крана 12 он оснащен клапаном с электроприводом для стравливания давления из управляющей линии в полость подводного противовыбросового оборудования.

Под верхним шаровым краном 12 в конструкции подводной испытательной фонтанной арматуры 5 расположен нижний шаровой кран 13. Типом арматуры нижнего шарового крана 13 является арматура нормально закрытая. Нижний шаровой кран 13 должен удерживать номинальное рабочее давление только снизу в эксплуатационном стволе 42, в том числе в случае отсутствия давления в управляющей линии закрытия. При этом должна быть обеспечена возможность прокачивания рабочей среды сверху через нижний шаровой кран 13, когда он находится в закрытом состоянии. Для прокачивания жидкости через закрытый нижний шаровой кран 13 давление над ним должно быть выше давления под ним на величину в промежутке значений от 2 до 3,5 МПа.

Перерезающая способность нижнего шарового крана 13 подводной испытательной фонтанной арматуры 5 сохраняется в том числе при потере давления в управляющей линии закрытия и перерезание осуществляется только за счет автомата аварийного закрытия (арматура нормально закрытая). Данная функция активируется только в экстренных ситуациях с целью герметизации скважины и безопасного извлечения первой части колонны 1 для спуска в случае необходимости. Для уменьшения времени закрытия нижнего шарового крана 13 он оснащен клапаном с электроприводом для стравливания управляющего давления в полость подводного противовыбросового оборудования.

После активации механизма 14 экстренного отсоединения с его отсоединением или перерезания срезного патрубка 4 давление с привода открытия верхнего шарового крана 12 и нижнего шарового крана 13 стравливается в полость подводного противовыбросового оборудования.

Между верхним шаровым краном 12 и нижним шаровым краном 13 располагается слот (на чертежах не показан) для впрыска химических реагентов с двумя независимыми обратными клапанами. Химическим реагентом может быть моноэтиленгликоль, но не ограничиваясь им.

Нижняя часть подводной испытательной фонтанной арматуры 5 имеет сопряжение с адаптером 6 инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компрессороной трубы. Адаптер 6 должен выполнять функцию уплотнительной поверхности для одного из плашечных превенторов: верхнего плашечного превентора 38, среднего плашечного превентора 39 и нижнего плашечного превентора 40. В предпочтительном варианте осуществления адаптер 6 выполняет функцию уплотнительной поверхности для нижнего плашеченого превентора 40 подводного противовыбросового оборудования. Адаптер 6 имеет гладкую поверхность, в связи с чем все гидравлические линии должны проходить внутри стенок адаптера 6. В конструкции адаптера 6 предусмотрен канал, предназначенный для глушения скважины из линии глушения подводного противовыбросового оборудования через подвеску насосно-компрессорной трубы и соединяющий инструмент для спуска и подъема подвески насосно-компрессорной трубы с полостью подводного противовыбросового оборудования. Диаметр канала зависит от конструкции инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компрессорной трубы (на чертеже не показана).

Гидроэлектрическая система управления колонны для спуска выполнена с возможностью при возникновении экстренной ситуации, а именно потери давления в управляющих линиях подводной испытательной фонтанной арматуры 5 и шаровых кранов 12, 13, обеспечения следующих функций:

- закрытия верхнего шарового крана 12 и нижнего шарового крана 13;

- активации механизма 14 экстренного отсоединения;

- отсоединения подвески насосно-компрессорной трубы от инструмента для спуска и подъема.

Указанные функции обеспечены благодаря использованию линии 44 отключения резервного управления, а именно, в штатном режиме в линии 44 отключения резервного управления имеется давление, резервное управление по умолчанию отключено. Кода в линии 44 пропадает давление, включается резервное управление, которое обеспечивает вышеуказанные функции.

Система резервного управления представляет собой комплекс оборудования, включающего линию 44 отключения резервного управления, для активации функций, перечисленных выше. Принцип действия резервной системы управления заключается в подаче давления в полости подводного противовыбросового оборудования.

Принцип действия резервного управления заключается в том, что для активации вышеперечисленных функций, осуществляют подачу давления в полости подводного противовыбросового оборудования через линии глушения и дросселирования (на чертежах не показаны), а затем из полостей подводного противовыбросового оборудования в эксплуатационный ствол 42, что приводит к разрыву мембран в адаптере 6 инструмента для спуска и подъема и переключению гидрораспределителей внутри гидроэлектрической системы управления колонны для спуска. Подача давления осуществляется последовательно в следующие полости подводного противовыбросового оборудования:

- первую полость А, образованную между закрытыми нижним кольцевым превентором 34 и закрытым нижним плашечным превентором 40;

- вторую полость Б, образованную между устьем 41 фонтанной арматуры и закрытым нижним плашечным превентором 40.

Подача давления происходит в следующей последовательности: через линию 19 закрытия подводной испытательной фонтанной арматуры 5 в обе полости А, Б и через линию дросселирования в первую полость А.

Для отсоединения подвески насосно-компрессорных труб от инструмента для спуска и подъема необходимо подать давление в первую полость А.

Для закрытия верхнего шарового крана 12 и нижнего шарового крана 13 необходимо подать давление в первую полость А.

Для активации механизма 14 аварийного закрытия при операциях по заканчиванию и капительному ремонту скважин необходимо сначала подать давление в первую полость А, а затем подать давление во вторую полость Б.

Все линии сброса давления из управляющих клапанов гидроэлектрической системы управления должны быть выведены выше обжимного патрубка в полость водоотделяющей колонны.

Для резервного управления выполняются следующие требования:

- необходимо учитывать, что за счет увеличения гидравлического давления в полостях противовыбросового оборудования за счет активации резервного управления оборудование в местах соединений будет подвергнуто выталкивающему усилию;

- функция отсоединения подвески насосно-компрессорных трубы от инструмента для спуска и подъема работает даже после того, как произошло отсоединение механизма 14 экстренного отсоединения или перерезание срезного патрубка 4;

- во время открытия механизма 14 экстренного отсоединения в полости А давление должно быть приблизительно совпадать с давлением в полости Б (иными словами - давление в первой полости А должно быть уравновешено с давлением во второй полости Б), либо конструкция механизма 14 экстренного отсоединения выполнена с возможностью удержания максимального расчетного давления из первой полости А во время открытия механизма 14 экстренного отсоединения; конструкция механизма 14 экстренного отсоединения и обжимного патрубка 11 обеспечивает предотвращение возникновения усилий, стремящихся выдавить отсоединенную часть колонны 1 для спуска из первой полости А под действием гидравлического давления;

- линия 44 отключения резервного управления обеспечивает предотвращение его включения во время штатной работы колонны 1 для спуска и, в то же время, обеспечивает его включение при утере давления во всех управляющих линиях колонны 1 для спуска.

Для обеспечения возможности проведения испытания исправности резервного управления в корпусе колонны 1 для спуска должны быть выполнены входные отверстия (на чертежах не показаны) для подсоединения шлангов высокого давления.

Конструкция перепускного клапана 3 включает в себя систему 7 компенсации давления, которая срабатывает только при полном закрытии запорной арматуры 10 перепускного клапана 3. Система 7 компенсации давления обеспечивает стравливание давления из эксплуатационного ствола 42, а именно из полости между перепускным клапаном 3 и верхним шаровым краном 12, в полость 45 морской водоотделяющей колонны 46. Для этого система 7 компенсации давления включает в себя отверстие 47, выполненное в обжимном патрубке 11 с расположением с торца обжимного патрубка 11, контактирующего со срезным патрубком 4. Однако специалисту в данной области техники очевидно, что допустимо выбрать любое расположение указанного отверстия 47, исходя из простоты производства и проектирования при обеспечении всех необходимых требований (см. Фиг 5).

В контексте настоящего описания числительные «первый», «второй», «верхний», «нижний» и т.д. используются только для указания различия между существительными, к которым они относятся, но не для описания определенных взаимосвязей между этими существительными.

Следует понимать, что настоящее описание не предназначено для определения объема охраны предлагаемого технического решения, целью описания является обеспечение понимания предлагаемого технического решения. Описанный вариант осуществления не является исчерпывающим, и специалистам в данной области техники очевидно, что возможны и другие варианты осуществления предлагаемого технического решения.

Claims (9)

1. Гидроэлектрическая система управления колонны для спуска с резервной системой управления последовательного включения со сбросом давления в полость водоотделяющей колонны, содержащая установленные последовательно с образованием эксплуатационного ствола: перепускной клапан, включающий систему компенсации давления, срезной патрубок, подводную испытательную фонтанную арматуру, включающую запорную арматуру и механизм экстренного отсоединения, адаптер инструмента для спуска и подъема подвески насосно-компрессорной трубы; при этом подводное противовыбросовое оборудование содержит срезные плашки, по меньшей мере один кольцевой превентор и группу плашечных превенторов, установленных последовательно; причем механизм экстренного отсоединения выполнен с возможностью обеспечения разъединения колонны для спуска на две части; при этом гидравлическая система управления колонны для спуска содержит управляющие линии для управления работой: перепускного клапана, механизма экстренного отсоединения, подводной испытательной фонтанной арматуры, и выполнена с возможностью резервного управления, обеспечивающего при потере давления в управляющих линиях подачу давления в полости подводного противовыбросого оборудования,

отличающаяся тем, содержит систему резервного управления с последовательным типом управления, активирующую различные функции колонны для спуска последовательной подачей давления в верхнее и/или нижнее входное отверстие.

2. Гидроэлектрическая система по п. 1, отличающаяся тем, что система компенсации давления выполнена с возможностью открытия с обеспечением стравливания давления из полости между перепускным клапаном и подводной испытательной фонтанной арматурой в полость подводного противовыбросового оборудования и обратно через отверстие системы компенсации давления при полном закрытии запорной арматуры перепускного клапана, при этом отверстие системы компенсации давления выполнено в обжимном патрубке с расположением с торца обжимного патрубка, контактирующего со срезным патрубком.

3. Гидроэлектрическая система по п. 1, отличающаяся тем, что в колонне для спуска перепускной клапан дополнительно включает в себя установленные последовательно: переходник для соединения колонны для спуска с райзером, запорную арматуру, обжимной патрубок.

4. Гидроэлектрическая система по п. 1, дополнительно содержащая:

управляющую линию открытия верхнего шарового крана,

управляющую линию открытия нижнего шарового крана,

управляющую линию стравливающего клапана верхнего шарового крана,

управляющую линию стравливающего клапана нижнего шарового крана.

Images