Компактные устьевые системы: руководство по проектированию, преимуществам и выбору для нефтяных месторождений

Компактная устьевая система представляет собой модульную устьевую сборку, которая объединяет головку обсадной колонны, катушки обсадной колонны, головку НКТ и адаптер елочной устьевой трубы в более короткую и легкую сборку, чем обычное устьевое устройство. В результате сокращается время буровой установки, снижается риск манипуляций с противовыбросовым превентором и уменьшается занимаемая площадь на платформе или площадке. Компактные устьевые системы — это не один продукт; они представляют собой философию проектирования, которая отдает предпочтение соединителям с скользящим замком, уменьшенной высоте между фланцами и устойчивым к мусору профилям для операций бурения и заканчивания скважин.

Что определяет компактную устьевую систему?

Компактные устьевые системы характеризуются тремя практическими характеристиками: меньшей общей высотой трубы, меньшим количеством фланцевых соединений и более быстрой установкой со стандартным буровым оборудованием.

В обычном устье скважины головка обсадной колонны, катушки обсадной колонны и головка НКТ представляют собой отдельные тяжелые фланцевые корпуса. Каждое соединение увеличивает высоту, вес и потенциальный путь утечки. Компактная система уменьшает эту стопку за счет использования встроенных катушек, профилей с скользящим замком или быстроразъемным соединением, а также предварительно собранных уплотнительных устройств. Подвеска обсадной колонны часто приземляется непосредственно на головку обсадной колонны или на одну катушку, а не через несколько переходных фланцев.

Допуск к мусору — еще одна распространенная цель проектирования. Во время бурения в зону чаши могут попасть шлам, ржавчина и засохшая грязь. В компактном устье скважины может использоваться устойчивый к загрязнению подвесной профиль или защитная изнашиваемая втулка, чтобы поверхности уплотнения оставались чистыми до этапа заканчивания. Это имеет значение, когда устье скважины остается открытым в течение нескольких недель между обсадными колоннами.

Почему операторы выбирают компактные устьевые системы

Основная причина выбора компактной устьевой системы – экономическая: она сокращает время, в течение которого буровая установка должна оставаться на скважине, а также снижает объем операций с тяжелыми противовыбросовыми превенторами, необходимых между секциями скважины.

На обычном устье скважины перемещение противовыбросового превентора с одной катушки обсадной колонны на другую может потребовать подъема противовыбросового превентора, установки переходника и испытания новых соединений под давлением. Компактная система может позволить превентору оставаться на земле, в то время как внутренняя подвеска и компоненты катушки заменяются через отверстие. Это экономит время буровой установки и снижает риск падения предметов или повреждения уплотнительных поверхностей.

Другие преимущества включают в себя:

• Меньшая занимаемая площадь на палубе или площадке, что важно для морских платформ и площадок с несколькими скважинами.
• Меньший вес пакета, что снижает структурную нагрузку на проводник или наземный кожух.
• Меньше фланцевых соединений, что означает меньше путей утечки и меньший крутящий момент.
• Ускорение операций опускания и подъема ниппеля между бурением и заканчиванием.
• Лучшая совместимость с гибкими трубами, тросом и демпфирующими операциями, когда внутренний профиль предназначен для доступа через отверстие.

Основные компоненты компактной устьевой трубы

Компактная устьевая труба по-прежнему выполняет те же четыре функции, что и любое устьевое устье скважины: она поддерживает обсадные колонны, герметизирует каждое затрубное пространство, обеспечивает точку посадки для подвески НКТ и обеспечивает соединение для «рождественской елки» или оборудования для гидроразрыва.

Головка обсадной колонны и подвеска обсадной колонны

Головка обсадной колонны является основой штабеля. Он приваривается или навинчивается на обсадную колонну на поверхности и образует первую чашу, находящуюся под давлением. В компактной конструкции головка обсадной колонны может быть короче и может принимать подвеску обсадной колонны скользящего типа или на оправке без отдельной катушки. Подвеска обсадной колонны передает вес обсадной колонны на головку и герметизирует затрубное пространство между обсадными колоннами.

Головка обсадной колонны CSG для компактных устьевых труб Компактный вариант головки обсадной колонны, образующий фундамент устья скважины и допускающий установку скользящих или оправочных подвесок обсадной колонны в конструкциях уменьшенной высоты. Посмотреть продукт →

При выборе головки обсадной колонны проверьте размер обсадной колонны, номинальное давление и тип подвески. Например, обсадная головка типа CSG часто используется там, где компактная, надеваемая конструкция предпочтительнее большой катушки с фланцем.

Золотник головки обсадной колонны и выпускные соединения

На катушке головки обсадной колонны имеется выход для доступа к затрубному пространству, линиям глушения или штуцерным манифольдам. В компактных системах эту катушку часто объединяют с корпусом обсадной головки или укорачивают за счет использования хомутового соединения. Размер выпускного отверстия и номинал фланца должны соответствовать дроссельному и глушительному коллектору буровой установки, поэтому на этом этапе закупок неправильный интерфейс может остановить работу.

Катушка с головкой НКТ и подвеска для НКТ

Катушка головки НКТ расположена над катушками головки обсадной колонны и поддерживает подвеску НКТ. Подвеска для НКТ подвешивает эксплуатационные НКТ и герметизирует затрубное пространство между НКТ и обсадной колонной. Компактные версии могут использовать одну катушку с комбинированным подвесным посадочным профилем, что уменьшает количество фланцевых соединений над устьем скважины.

Золотник НКТ для устьевых узлов Устьевой компонент, поддерживающий подвеску НКТ и герметизирующий затрубное пространство между НКТ и обсадной колонной, в компактных версиях уменьшено количество фланцевых соединений над головкой обсадной колонны. Посмотреть продукт →

Для скважин с погружными электрическими насосами или двойными колоннами НКТ необходимо заказывать катушку головки НКТ и подвеску с правильными проходками и перепускными отверстиями. Эти опции обычно не взаимозаменяемы после производства.

Адаптер для устья скважины и елки ГРП

Когда скважина готовится к гидроразрыву, компактное устье скважины может быть увенчано устьевой компоновкой гидроразрыва или козлиной головкой. Эти компоненты должны выдерживать высокие скорости закачки, абразивный проппант и быстрые циклы давления. Специальное устье скважины для гидроразрыва – это не то же самое, что стандартная рождественская елка; в нем используется больший диаметр отверстия и износостойкие материалы на пути потока.

Устьевая сборка ГРП для операций ГРП Устьевое устройство высокого давления для проведения гидроразрыва, обработки абразивного проппанта и быстрых циклов давления перед установкой эксплуатационной елки. Посмотреть продукт →

После проведения ГРП пакет ГРП удаляется и устанавливается дерево добычи. Переходник для елки или адаптер головки трубки должен соответствовать нижнему соединению елки, поэтому перед отправкой стоит подтвердить размер, тип и кольцевую канавку фланца API.

Критерии выбора: давление, размер и интерфейс

Выберите компактную устьевую систему, сопоставив четыре переменных: номинальное давление, размеры обсадных труб и труб, конфигурацию выпускного отверстия и класс материала для добываемой жидкости.

В таблице ниже традиционное устье скважины сравнивается с компактным устьем по точкам, которые чаще всего влияют на стоимость и сроки.

Номинальные значения давления обычно варьируются от 2000 до 15 000 фунтов на квадратный дюйм или выше, с требованиями API 6A или API 6A/17D в зависимости от применения. Температурный класс, класс материала и соответствие NACE для работы с H2S должны быть указаны в техническом паспорте, а не предполагается. Компактное устье скважины, рассчитанное на давление, но не рассчитанное на эксплуатацию в кислой среде, не пройдет проверку или создаст эксплуатационную опасность.

Управление интерфейсом не менее важно. Выходное отверстие головки обсадной колонны, переходник головки НКТ и соединение с елкой должны соответствовать существующему оборудованию буровой установки. Если устье скважины входит в заказ партии кустовой площадки, сохраните единый чертеж интерфейса для каждой скважины и сверьте его с комплектом ПВО каждой буровой установки.

Установка и установка на месте

Компактные устьевые системы устанавливаются быстрее только в том случае, если бригада буровой понимает последовательность посадки и процедуру испытания уплотнений.

Перед спуском обсадной колонны осмотрите чашу и участки уплотнения на наличие мусора. Изнашиваемая втулка должна защищать чашу во время бурения. После приземления подвески обсадной колонны убедитесь, что она сидит на месте и что на уплотнение действует указанный крутящий момент или давление. Не полагайтесь только на визуальную индикацию; используйте посадочный инструмент производителя и проверьте кольцевое пространство под давлением перед установкой следующей катушки.

Мониторинг устья скважины в режиме реального времени может помочь подтвердить, что штабель остается стабильным во время бурения и заканчивания скважины. Мониторинг устья скважины в режиме реального времени Системы отслеживают давление, температуру и вибрацию на устье скважины, заранее предупреждая бригаду буровой, если уплотнение начинает протекать или подвеска смещается. Эти данные особенно полезны в компактных системах, где пакет имеет меньше фланцевых соединений, но более узкие внутренние зазоры.

Во время завершения работ следите за чистотой ствола и используйте правильный обратный клапан при снятии дерева. Обратный клапан обеспечивает временный барьер внутри подвески НКТ, поэтому скважину можно закрепить, не заглушив ее. Инструмент для извлечения и тестовая заглушка должны соответствовать профилю подвески; смесительные инструменты различных конструкций устьев скважин являются частым источником потерь времени.

Распространенные риски закупок и как их избежать

Самым дорогим компактным устьем является то, которое не соответствует буровой установке, программе обсадных труб или конструкции заканчивания.

• Если предположить, что «компактный» означает взаимозаменяемый. В компактных устьях разных производителей используются разные профили подвесок, системы уплотнений и инструменты для спуска. Вешалка одной конструкции не подойдет к другой.
• Заказ осуществляется только по номинальному давлению. Оба устья скважины могут быть рассчитаны на давление 10 000 фунтов на квадратный дюйм, но иметь разные температурные классы, классы материалов или пределы H2S.
• Игнорирование интерфейса BOP. Переходник противовыбросового превентора, буровая катушка и устьевое отверстие должны соответствовать комплекту буровой установки. Проверьте шпильки или фланцевые соединения, кольцевые прокладки и размеры шпилек.
• Забывает запасные уплотнения и инструменты для спуска. В компактных системах часто используются фирменные эластомеры или металлические уплотнения. Если уплотнение повреждено во время установки, запасное должно быть на месте.
• Нет протокола заводских приемочных испытаний. Прежде чем оборудование покинет завод, запросите таблицы испытаний под давлением, сертификаты на материалы и документацию с монограммами API.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между компактным устьем и обычным устьем?

В компактном устье скважины используется более короткая, более интегрированная труба с меньшим количеством фланцевых соединений. В обычном устье скважины используются отдельные тяжелые катушки и адаптеры. Компактная конструкция экономит время буровой установки и сокращает необходимость использования противовыбросового превентора, но для этого требуются правильные инструменты для спуска и профили подвесок.

Можно ли использовать компактное устье скважины для гидроразрыва пласта?

Да, но устье скважины должно быть рассчитано на эксплуатацию гидроразрыва. Специальный узел устья скважины для гидроразрыва или козлиная головка часто устанавливается над головкой НКТ для проведения операции гидроразрыва, а затем снимается перед установкой эксплуатационной елки. Стандартные компоненты устья скважины могут не выдерживать высокие скорости закачки и абразивный проппант без пути потока, рассчитанного на гидроразрыв.

Как выбрать номинальное давление для компактного устья скважины?

Начните с максимального ожидаемого давления на поверхность, затем добавьте требуемый запас прочности и любые нормативные требования. Номинальное давление должно соответствовать самому высокому давлению, которое может возникнуть в устье скважины во время бурения, заканчивания и добычи. Для скважин HPHT снижение номинальных значений температуры может привести к снижению допустимого рабочего давления.

Что должно быть включено в заказ на компактное устьевое оборудование?

Полный заказ обычно включает в себя головку обсадной колонны, подвески обсадной колонны, катушки головки обсадной колонны, катушку головки насосно-компрессорной колонны, подвеску насосно-компрессорных труб, переходник для устьевой трубы или переходник для гидроразрыва, комплекты уплотнений, инструменты для спуска и контрольные пробки. Укажите уровень спецификации API, класс материала, температурный класс и выходные соединения в техническом паспорте.

Компактные устьевые системы поощряют раннее планирование. Сопоставьте штабель с программой обсадной колонны, противовыбросовым превентором буровой установки и методом заканчивания, и более короткая и легкая сборка окупится за счет более быстрого подъема ниппелей, более безопасного обращения с противовыбросовым превентором и меньшего количества путей утечки. Относитесь к подвесному профилю, системе уплотнений и инструментам для спуска как к согласованному комплекту из одной цепочки поставок и проверяйте каждый интерфейс, прежде чем оборудование покинет склад.