Палубное испытательное оборудование на морских платформах. Назначение основных узлов и элементов

Стандартный комплект испытательного оборудования включает:

- фонтанное оборудование устья скважины

- предохранительный клапан

- песочные фильтры

- штуцерный манифольд

- система аварийного отключения

- теплообменник

- сепаратор

- герметичная вертикальная мерная ёмкость

- перекачивающий насос

- нефтяной и газовый манифольды

- горелки и стрелы-манипуляторы.

Компоновка оборудования

Состав наземного оборудования для испытания скважины и егокомпоновочное размещение может быть различно, и определятьсяусловиями окружающей среды, состоянием скважины и задачамипроведения испытаний. При определении требуемой компоновкиоборудования во внимание принимается:

Местоположение

- наземное или морское

Характеристики скважины

- дебит и давление

- свойства жидкости, притекающей к скважине (характеристики нефти и

формирование гидрата)

- выход песка

- наличие коррозийных жидкостей (H2S, CO2, кислота).

Фонтанная арматура размещена непосредственно вверху скважины и является первымкомпонентом оборудования, через который проходит жидкость из скважины.Обеспечивая перенос жидких фракций из скважины/в скважину, она выполняет пятьосновных функций:

- удерживает вес испытательной колонны

-обеспечивает спуско-подъемное (возвратно-поступательное) перемещениеиспытательной колонны. При наличии вертлюга возможно вращение испытательнойколонны. Потребность в установке вертлюга определяется типом используемогоскважинного испытательного оборудования. Некоторые из применяемых испытательныхприспособлений работают при возвратно-поступательном их перемещении в скважине,некоторые при вращательном, а часть приспособлений при сочетании обоих видовперемещений;

- управляет потоком из скважины при помощи фонтанной задвижки;- обеспечивает подсоединение к линии глушения скважины, с тем, чтобы ее можнобыло заглушить по завершении испытаний, или в случае аварийных ситуаций. Линияглушения крайне важна для управления давлением в скважине. Управление давлениемнеобходимо при извлечении испытательной колонны из скважины по завершениииспытаний и является очень важным элементом обеспечения безопасности. Например, причрезмерной высоком скважинном давлении, инструментальная колонна может бытьизвлечена через пол буровой вышки;

- позволяет спускать в скважину инструмент через буферную задвижку

Коллектор сбора данных используется для подсоединения приборов и датчиков,обеспечивающих регистрацию данных, после штуцерного манифольда. Стандартныйколлектор сбора данных включает в себя от четырех до шести портов для подключенияманометров и других измерительных датчиков.

Штуцерный манифольд предназначен для регулирования потока жидкости изскважины за счет уменьшения напорного давления и обеспечения постоянного значениядебита в технологическое наземное оборудование. При испытании скважины, наманифольде должно быть достигнуто критическое значение потока (при котором величинадавления за штуцером составляет примерно половину входного давления). Прикритическом значении потока изменения давления и дебита за манифольдом не оказываютвлияния на давление и дебит в стволе скважины.Штуцерный манифольд состоит из задвижек и арматуры, скомпонованных длянаправления потока в одну из двух штуцерных коробок. Одна коробка является штуцеромс переменным сечением, вторая с постоянным. Установка штуцера с постоянным сечениемвыполняется вворачиванием откалиброванной пробки штуцера. Размеры отверстия пробкиимеют обычно градуировку в 1/64 д. (0,4 мм), что позволяет обеспечить параметры потока,указанные для конечной стадии испытания. Штуцер с постоянным сечением можетзаменяться в процессе эксплуатации во время прохождения потока через штуцернуюкоробку с изменяемым сечением. Изменяемый штуцер имеет проходное сечение сизменяемой геометрией, которая может легко меняться без необходимости изолирования(перекрывания) штуцерной коробки. Для случаев, когда известны размеры проходногосечения и давление перед элементом при критическом значении расхода, можноопределить параметры потока во время промывки скважины.

Теплообменники, обычно называемые нагревателями, служат для повышениятемпературы скважинной жидкости для предупреждения образования гидратов,снижения вязкости и разложения эмульсии с целью облегчения сепарации нефти иводы.Типы нагревателей и их применениеНагреватели используются практически на всех этапах добычи и переработкинефти. Они различны по своим габаритам и сложности (от простых ёмкостей,заполненных горячей водой, до сложных крекинговых печей нанефтеперерабатывающих предприятиях).Нагреватели обычно подразделяются на установки прямого и непрямого нагрева.В обогревателях прямого нагрева подогреваемая жидкость протекает по трубкам,размещенным в коробе, находящемся под непосредственным воздействием открытогоогня. Бойлерный котел является примером нагревателя прямого действия. В нефтянойпромышленности использование нагревателей прямого действия имеет рядограничений.В нагревателях непрямого действия подогреваемая жидкость из скважиныпротекает через змеевик, помещенный в ёмкость с горячей водой. Нагрев водыосуществляется от теплового источника (дизельной печи). Предупреждение образования гидратаПриродный газ содержит водяной пар. При определенных условиях протекания жидкости черезштуцер происходит ее расширение с понижением температуры потока и соответственнообразованием гидрата.

Замерные сепараторы являются элементами оборудования многоцелевого назначения,используемые для отделения, замера расходов и исследования образцов всех фазжидкости, притекающей к скважине. В связи с тем, что замерные сепараторыиспользуются на разведочных скважинах с неизвестными фазами, они должны быть всостоянии обеспечить обработку широкого спектра скважинной жидкости, таких как газ,газоконденсат, легкие фракции, сырая нефть и вспенивающаяся нефть, а также нефть,содержащую воду и примеси, такие как буровой раствор или твердые частицы.

Нефть, обработанная в сепараторе, может быть подана через нефтяной

манифольд в мерную ёмкость, производственный трубопровод или на горелку взависимости от условий испытания. Манифольд обычно оборудуется пятью 2-дюймовыми шаровыми клапанами.Поток из мерной ёмкости с помощью перекачивающих насосов направляетсяв нефтяной манифольд. Насосы создают давление, обеспечивающее подачупотока продукта в горелку или его повторную закачку в трубопровод. Прииспользовании герметичной вертикальной мерной ёмкости манифольд

выполняет ту же задачу. В целом, манифольд направляет в непрерывном режимепоток из сепаратора на горелку или в трубопровод. Вне зависимости отпреобладающего направления ветра, в процессе испытаний морских скважинобычно задействуют две горелки. С помощью нефтяного манифольда можнонаправлять поток в горелки по левому или правому борту платформы, взависимости от направления ветра, без приостановки испытаний. Газовый манифольд выполняет те же функции. Газ из сепаратора с помощьюгазового манифольда направляется в одну из горелок в зависимости отпреобладающего (в момент проведения испытаний) направления ветра.

Атмосферная мерная ёмкость и герметичная вертикальная мерная ёмкость представляют собой одно из средств замера значений потока жидкости изсепаратора. Герметичная вертикальная мерная ёмкость может такжеиспользоваться в качестве сепаратора второй ступени. Использованиегерметичной мерной ёмкости является обязательным условием при выполненииработ на морских скважинах и при наличии H2S. Атмосферные мерные ёмкостипозволяют с точностью определить коэффициент усадки посредством замераизменения объема нефти под воздействием атмосферного давления (на большиеобъемы продукта); то же самое относится и к работе герметичной мернойёмкости при атмосферном давлении.Герметичная вертикальная мерная ёмкость Герметичная вертикальная мерная ёмкость представляет собой ёмкость,

работающую под давлением в несколько бар, используемую для замера потокажидкости и получения точного коэффициента усадки и поправочногокоэффициента жидкостных расходомеров. Существует два типа герметичныхвертикальных мерных ёмкостей:

- ёмкость с одним отделением (отсеком);

- ёмкость с двумя отделениями, что позволяет опорожнять один отсек (с

помощью перекачивающих насосов) с одновременным заполнением второго.

Мерная ёмкость атмосферного давления представляет собой емкость без наддува,используемую для замеров в системах с малой подачей жидкости или калибровкирасходомеров непрямого или объемного типа. Она имеет два отсека, один из которыхможет опоражниваться с помощью перекачивающих насосов с одновременнымзаполнением второго отсека. Расчет изменений объема жидкости (в зависимости отфизических габаритов ёмкости) осуществляется по стеклянному смотровомууровнемеру.

Перекачивающий насос, подсоединенный к выпуску мерной ёмкости,

используется для опорожнения одной из секций ёмкости во время заполнениядругой. Большинство насосов являются электрическими, хотя возможнакомплектация систем и дизельными насосами. Для повторного инжектированиянефти из сепаратора в существующие трубопроводы используютсявысокопроизводительные перекачивающие насосы высокого давления.Еще одной сферой применения перекачивающего насоса является нагнетаниедавления, в тех случаях, когда его значение недостаточно для распыления в горелке.

Горелки обеспечивают эффективную утилизацию нефти, полученной на

поверхности в процессе проведения испытаний морских скважин; сжиганиепозволяет избежать проблем, связанных с необходимостью хранения нефти изагрязнением окружающей среды. Для ограничения теплового воздействия набуровые установки, горелки обычно монтируются на стрелах, длиной от 60 до 85футов (18-26 метров), которые позволяют размещать эти горелки на значительномудалении от буровых установок.