в промысловой практике применяют колонные головки

Вопрос 4.2. Назначение и конструкция колонных головок

На устье скважины обсадные колонны обвязываются, т. е. соеди­няются частью оборудования скважины, называемой колонной голов­кой.

Колонная головка (рис. 4.2) жестко соединяет в единую систему все обсадные колонны скважины, воспринимает усилия от их веса и передает всю нагрузку кондуктору. Она обеспечивает изоляцию и герметизацию межколонных пространств и одновременно доступ к ним для контроля состояния стволовой части скважины и выпол­нения необходимых технологических операций. Колонная головка служит пьедесталом для монтажа эксплуатационного оборудования, спущенного в скважину. Во время бурения на ней монтируются превенторы противовыбросового оборудования, демонтируемые после окончания бурения.

Колонные обвязки устанав­ливаются на устье скважины последовательно по мере спус­ка и цементирования обсадных колонн. Они подбираются с учетом максимального пласто­вого давления, ожидаемого при бурении следующего за обса­женным интервала скважины.

Конструкция колонных об­вязок позволяет восстанавли­вать нарушенную герметиза­цию межколонного кольцевого пространства путем нагнетания специальных паст или само­твердеющих пластиков.

Условия работы колонной головки достаточно сложны: нагрузка от веса обсадных ко­лонн может превышать в глубо­ких скважинах несколько сот килоньютонов. Элементы колонной головки воспринимают также давление от среды, контактирующей с ними. При наличии в пластовой жидкости или газе Н₂5, СО₂ или при сильной минерализации пластовых вод колонная головка под­вергается их коррозионному воздействию. В глубоких скважинах при закачке теплоносителей их стволы и колонные головки нагреваются до 150-250 °С, в условиях Севера могут охлаждаться до температур ниже минус 60 °С.

Нарушение надежности колонной головки неизбежно приводит к серьезным авариям, нанесению ущерба окружающей среде, а в от­дельных случаях может быть причиной возникновения пожаров, взрывов, несчастных случаев.

Колонные головки, особенно многоколонных скважин, имеют большие массы и вертикальные габариты. Высокая их металлоемкость и большая потребность в них приводят к необходимости расхода на их изготовление больших количеств стали, причем легированной. С увеличением вертикального габарита колонной головки усложня­ется обслуживание скважины.

Колонная головка для обвязки двух колонн (см. рис. 4.2.) состоит из корпуса 4, навинченного на обсадную трубу 6. Внутренняя повер­хность корпуса коническая, и в ней размещены клинья 3, удержива­ющие внутреннюю колонну обсадных труб 7. На фланце корпуса ус­тановлена катушка 1, надетая на трубу и обычно сваренная с ней.

Рис. 4.3. Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКК:

Катушка болтами соединена с корпусом. Межтрубные пространства разобщаются уплотнениями 2. На колонной головке предусмотрена задвижка 5 для обеспечения доступа в затрубное пространство. Вер­тикальный размер такой колонной головки около 1 м. Масса в зави­симости от диаметра обсадных труб до 500. 550 кг.

Такими головками оборудуются скважины глубиной до 1500. 2000 м с давлением до 25 МПа.

Изготавливают колонные головки для оборудования скважин и с большим числом обсадных колонн: трех-, четырех- и пятиколонных. Принципиальные и конструктивные схемы таких колонных головок аналогичны.

Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКК рассчитано на давление 21, 35 и 70 МПа. Оно предназначено для подвешивания двух и более обсадных колонн кондуктора (на резьбе или на сварке), технических и эксплуатационной, а также для герметизации и разоб­щения межколонных пространств с помощью упругих уплотнений.

Колонные головки устанавливают на устье скважины последова­тельно по мере спуска и цементирования обсадных колонн. Их под­бирают с учетом максимального пластового давления, ожидаемого при бурении следующего за обсаженным интервала скважины.

Обвязка обсадных колонн осуществляется с помощью клиньевых подвесок и пакеров.

Вопрос 4.3. Конструкция трубных головок

Трубная головка предназна­чена для подвески НКТ и герме­тизации пространств между ними и обсадной эксплуатацион­ной колонной, а также для заме­ра затрубного давления и прове­дения исследовательских и ре­монтных работ в скважине. При оборудовании скважины двумя концентричными колоннами НКТ (двухрядная конструкция подъемника) трубы большего

диаметра подвешиваются на резьбовом соединении нижнего тройника (крестовины), который устанавливается на крестовину, герметизиру­ющую затрубное пространство. Трубы меньшего диаметра подвеши­ваются на резьбе переводника (стволовой катушки), размещаемом над тройником. При однорядной конструкции подъемника нижний трой­ник не ставится и трубы, подвешиваемые к нему, не спускаются. При­меняется также муфтовая подвеска труб.

Источник

Устье скважины оснащают колонной головкой (колонная обвязка). Колонная головка— служит для подвески колонных труб (кондуктора, технических и эксплуатационных труб) и герметизации межколонного пространства, а также служит опорой для фонтанной арматуры. Ее устанавливают на резьбе или посредством сварки на кондукторе. Промежуточные и эксплуатационные колонны подвешивают на клиньях или муфте.

Конструкция колонной обвязки предусматривает возможность:

— восстановления герметичности межколонных пространств подачей в межпакерную полость консистентного смазочного материала;

— опрессовки фланцевых соединений;

— контроля и разведки давления среды в межколонных пространствах;

— проведение цементирования скважины.

Иногда колонная головка может иметь сальник, чтобы эксплуатационная колонна могла перемещаться в вертикальном направлении (например, при закачке теплоносителя).

Колонная головка в период эксплуатации скважины остается на устье и, как правило, не ремонтируется. Поэтому к ее конструкции и качеству изготовления предъявляются высокие требования. Выпускаются колонные головки на 14,0; 21,0; 35,0; 50,0 и 70,0 МПа рабочего давления. В некоторых случаях (на газовых скважинах) применяются колонные головки, рассчитанные на давление до 150 МПа.

После бурения с колонной головки демонтируют превенторы и устанавливают фонтанную арматуру (рис. 8.8). Корпус головки 1 навинчивается на верхний резьбовой конец кондуктора.

Обсадная колонна 10 вворачивается в специальную муфту 7. Герметичность соединения корпуса головки 1 и муфты 7 достигается муфтой 2 и двумя кольцами 3 из специальной нефтестойкой резины. Плотность посадки достигается за счет прижатия муфты полукольцами 5 и фланцем 4, который болтами притягивается к фланцу корпуса. Муфта 7 заканчивается фланцем 6 для присоединения к нему фонтанной арматуры. Для опрессовки колонной головки и контроля давления в межтрубном пространстве предусмотрен

Рис. 8.8. Конструкция простейшей колонной головки для одной обсадной колонны

боковой отвод с краном высокого давления 9 и манометром 8.

Рис. 2. Колонная головка

Колонная головка для обвязки двух колонн (см. рис. 2.) состоит из корпуса 4, навинченного на обсадную трубу 6. Внутренняя поверхность корпуса коническая, и в ней размещены клинья 3, удерживающие внутреннюю колонну обсадных труб 7. На фланце корпуса установлена катушка 1, надетая на трубу и обычно сваренная с ней. Катушка болтами соединена с корпусом. Межтрубные пространства разобщаются уплотнениями 2. На колонной головке предусмотрена задвижка 5 для обеспечения доступа в затрубное пространство. Вертикальный размер такой колонной головки около 1 м. Масса в зависимости от диаметра обсадных труб до 500. 550 кг.

Рис.3. Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКК: 1 — крестовина; 2, 4, 5, 8 и 9 — пакеры; 3, 6 и 10 — подвески; 7 — манифольд нижней (средней) промежуточной колонной головки; 11 — манифольд нижней колонной головки; 12 — нижняя колонная головка; 13, 15 и 16 — нагнетательные клапаны; 14 — промежуточная (средняя) колонная головка; 17 — манифольд промежуточной (верхней) колонной головки; 18 — промежуточная (верхняя) колонная головка

Основные параметры колонных обвязок: число обвязываемых колонн; их диаметры; давления, на которые рассчитаны корпуса колонных обвязок, в умеренном и холодном макроклиматических районах; исполнение коррозионно-стойкое К2, К2И, КЗ для скважин, продукция которых содержит (по объему) сероводород и углекислый газ соответственно до 6 % без ингибирования рабочей среды и с ингибированием до 25 %.

Для обозначения колонных обвязок принята система шифрования. Полный шифр оборудования обвязки обсадных колонн условно представляется в виде ОККХ—X1—X2X3X4X5, где ОК — оборудование обвязки колонн; К — подвеска клиньевая; Х — число колонн, подвешиваемых на клиньях; X1 — рабочее давление; X2 — диаметр эксплуатационной колонны; X3 — диаметр первой промежуточной колонны; X4 — диаметр направления; X5 — исполнение по коррозионной стойкости.

Например, оборудование обвязки колонн с клиньевой подвеской двух колонн, диаметром эксплуатационной колонны 168 мм, диаметром эксплуатационной колонны направления 324 мм для сред, содержащих Н2 и СО2 до 6 %, обозначается ОКК2—350—168×245х324хК2.

Источник

В промысловой практике применяют колонные головки

Типы, основные параметры и присоединительные размеры

Casing heads. Standard schemes, basic parameters and connection sizes

Дата введения 2001-01-01

1 РАЗРАБОТАН Азербайджанским научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом нефтяного машиностроения (АзинМАШ) Государственной компании «АЗНЕФТЕХИММАШ» Азербайджанской Республики

ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 10 от 4 октября 1996 г.)

За принятие проголосовали:

Наименование национального органа
по стандартизации

Госстандарт Республики Казахстан

Главная государственная инспекция Туркменистана

Настоящий стандарт соответствует стандарту Американского нефтяного института (США) API Spec 6A «Спецификация на устьевое оборудование и фонтанную арматуру», Издание 16, 1989 г., раздел 906 и 907 в части типов, основных параметров и присоединительных размеров колонных головок

3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 26 марта 1999 г. N 93 межгосударственный стандарт ГОСТ 30196-94 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2001 г.

Введение

Настоящий межгосударственный стандарт предусматривает идентификацию основных параметров и присоединительных размеров колонных головок с принятыми в международной практике.

В отличие от ранее действовавших стандартов аналогичного содержания (ОСТ 26-02-775-73 и СТ СЭВ 4353-83) настоящий стандарт предусматривает расширение номенклатуры типоразмеров колонных головок и состава гармонизированных параметров в качестве нормативного обеспечения разработки, производства и эксплуатации колонных головок, в том числе и для целей сертификации.

1 Область применения

Стандарт не распространяется на колонные головки скважин с подводным расположением устья, а также на колонные головки, разработанные до введения настоящего стандарта, если их техническая документация не соответствует настоящему стандарту.

Требования настоящего стандарта гармонизированы со стандартом Американского нефтяного института (США) API Spec 6A. Объем гармонизации требований стандарта приведен в приложении А.

Стандарт пригоден для целей сертификации.

Обязательные требования к качеству продукции, обеспечивающие ее безопасность для жизни, здоровья и имущества населения, охраны окружающей среды, изложены в 4.2.2-4.2.3.1; 4.3.3.1; 4.3.4; 4.3.6 и 4.3.7 и должны рассматриваться совместно с требованиями ГОСТ 12.2.132.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.2.132-93 Система стандартов безопасности труда. Оборудование нефтепромысловое устьевое добычное. Требования безопасности

ГОСТ 632-80 Трубы обсадные и муфты к ним

ГОСТ 633-80 Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним

ГОСТ 28919-91 Фланцевые соединения устьевого оборудования. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 28996-91 Оборудование нефтепромысловое устьевое. Термины и определения.

3 Определения и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применяют термины и определения, касающиеся устьевого оборудования, по ГОСТ 28996 со следующими дополнениями:

3.1.1 Верхний уплотнитель: устьевой уплотнитель обсадной колонны, закрепляемой в трубодержателе колонной головки.

3.1.2 нижний уплотнитель: Устьевой уплотнитель обсадной колонны, конец которой входит в нижнюю часть двухфланцевой колонной головки.

3.1.4 обсадная колонна в основании колонной головки: Колонна обсадных труб, на которой установлена однофланцевая колонная головка или которая уплотняется нижним уплотнителем двухфланцевой колонной головки.

3.1.5 полнопроходная колонная головка: Колонная головка, диаметр стволового прохода которой соответствует условию прохождения через него шаблона для проверки внутреннего диаметра труб обсадной колонны в основании колонной головки.

3.1.6 неполнопроходная колонная головка: Колонная головка, диаметр стволового прохода которой меньше диаметра, соответствующего условию прохождения через него шаблона для проверки внутреннего диаметра труб обсадной колонны в основании колонной головки.

3.2 В настоящем стандарте применяют следующие обозначения:

— диаметр стволового прохода;

— наибольший диаметр расточки верхнего стволового фланца;

— наибольший наружный диаметр трубодержателя;

— наибольший диаметр расточки нижнего стволового фланца.

4 Требования

4.1.1 Колонные головки классифицируются:

а) по виду стволовых подсоединений корпуса:

— с фланцевым соединением;

— с хомутовым соединением (в настоящем стандарте не рассматриваются);

б) по количеству стволовых фланцев (рисунок 1):

в) по виду трубодержателя:

г) по количеству трубодержателей в одном корпусе;

— с одним трубодержателем (рисунок 1);

— с двумя и более трубодержателями (в настоящем стандарте не рассматриваются);

д) по соответствию стволового прохода внутреннему диаметру обсадной трубы в основании колонной головки:

е) по виду элементов подсоединения к боковым отводам:

— с резьбовыми боковыми отводами;

— с фланцевыми боковыми отводами;

ж) по элементу подсоединения нижнего присоединительного конца корпуса однофланцевых колонных головок:

— с резьбовым присоединительным концом корпуса;

— с присоединительным концом корпуса, выполненным под приварку к обсадной колонне;

и) по конструкции резьбового присоединительного конца корпуса:

— с внутренней резьбой;

— с наружной резьбой;

к) по конструкции присоединительного конца корпуса, выполненного под приварку к обсадной колонне:

— с приваркой внутри корпуса;

— с приваркой снаружи корпуса (в настоящем стандарте не рассматривается);

л) по соотношению значений рабочих давлений стволовых фланцев двухфланцевых колонных головок:

— с равными значениями рабочих давлений;

— с разными значениями рабочих давлений;

м) по соотношению размеров стволовых фланцев двухфланцевых колонных головок:

Источник

ГОСТ 30196-94 Головки колонные. Типы, основные параметры и присоединительные размеры

МЕЖГОСУДАРСТВЕН НЫЙ СТАНДАРТ

ТИПЫ , ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ
РАЗМЕРЫ

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

1 РАЗРАБОТАН Азербайджанским научно-исследовательским и проектн о-конст рукт орским институтом нефтяного машиностроения (АзинМ АШ ) Государственной компании « АЗНЕФТЕХИ ММ АШ» Азербайджанской Республики

ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 10 от 4 октября 1996 г.)

За принятие проголосовали:

Наименование на ц ионального органа по стандартизации

Госстандарт Респ у блики Казахстан

Ки рги зст анд арт

Мол д оваст анд арт

Главная государственная инспекция Туркменистана

3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 26 марта 1999 г. № 93 межгосударственный стандарт ГОСТ 30196-94 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2001 г.

Настоящий межгосударственный стандарт предусматривает идентификацию основных параметров и присоединительных размеров колонных головок с принятыми в международной практике.

МЕЖГОСУДАРСТВЕН НЫЙ СТАНДАРТ

Типы, основные параметры и присоединительные размеры

Дата введения 2001-01-01

1 Область применения

Стандарт не распространяется на колонные головки скважин с подводным расположением устья, а также на колонные головки, разработанные до введения настоящего стандарта, если их техническая документация не соответствует настоящему стандарту.

Стандарт пригоден для целей сертификации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.2.132-93 Система стандартов безопасности труда. Оборудование нефтепромысловое устьевое добычное. Требования безопасности

ГОСТ 632-80 Трубы обсадные и муфты к ним

ГОСТ 633-80 Трубы насосно-компрессорн ы е и муфты к ним

ГОСТ 28919-91 Фланцевые соединения устьевого оборудования. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 28996-91 Оборудование нефтепромысловое устьевое. ТЪ рмины и определения.

3 Определения и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применяют термины и определения, касающиеся устьевого оборудования, по ГОСТ 28996 со следующими дополнениями:

3.1.1 Верхний уплотнитель: устьевой уплотнитель обсадной колонны, закрепляемой в т ру бодержателе колонной головки.

4 Требования

а) по виду стволовых подсоединений корпуса:

— с фланцевым соединением;

— с хом ут овы м соединением (в настоящем стандарте не рассматриваются);

б) по количеству стволовых фланцев (рисунок 1):

в) по виду трубодержателя:

г) по количеству т ру бодержателей в одном корпусе;

— с одним т ру бодержат ел ем (рисунок 1);

— с двумя и более т ру бодержат елями (в настоящем стандарте не рассматриваются);

д) по соответствию стволового прохода вну т реннему диаметру обсадной трубы в основании колонной головки:

е) по виду элементов подсоединения к боковым отводам:

— с резьбовыми боковыми отводами;

— с фланцевыми боковыми отводами;

ж) по элементу подсоединения нижнего присоединительного конца корпуса однофла н цевы х колонных головок:

— с резьбовым присоединительным концом корпуса;

— с присоединительным концом корпуса, выполненным под приварку к обсадной колонне;

и) по конструкции резьбового присоединительного конца корпуса:

— с внутренней резьбой;

— с наружной резьбой;

к) по конструкции присоединительного конца корпуса, выполненного под приварку к обсадной колонне:

— с приваркой внутри корпуса;

— с приваркой снаружи корпуса (в настоящем стандарте не рассматривается);

л) по соотношению значени й рабочих давлений стволовых фланцев дву хфланцевы х колонных головок:

— с равными значениями рабочих давлений;

— с разными значениями рабочих давлений;

м) по соотношению размеров стволовых фланцев двухфланцевых колонных головок:

— с одноразмерными фланцами;

— с разноразмерными фланцами.

Размеры в миллиметрах

Условный диаметр труб по ГОСТ 632 обсадной колонны, закрепляемой в т ру бодерж ат еле

* Наименьшая толщина стенки колонн обсадных труб, которая соот в етствует параметрам колонной головки.

Разме ры в миллиметрах

Фланец колонной головки

Колонна обсадных труб по ГОСТ 632, уплотняемая нижним уплотнителем

Условный диаметр труб по ГОСТ 632 обсадной колонны, закрепляемой в трубодержателе

* Наименьшая толщина стенки колонн обсадных труб, которая соответствует параметрам колонной головки.

** Размеры непол н оп роходны х колонных головок рекомендуемые.

1 Размеры, указанные в скобках, менее предпочтительны.

2 В таблицах 1 и 2 приведены параметры полнопроходных колонных головок. Неполн опроходны е д ву хфл анц евые колонные головки, параметры которых приведены в таблице 2, могут исполь зоваться, например, при исключении в процессе строительства нефтяной или газовой скважины одной из предусмотренных в ее проекте промежуточных обсадных колонн.

3 Условия назначения диаметра стволового прохода D _с полнопроходных колонных головок приведены в приложении Б.

Условный проход стволовых фланцев колонной головки, мм

При этом вызываемая им деформация, приводящая к уменьшению внутреннего диаметра обсадной трубы, закрепленной в трубодержателе, не должна препятствовать прохождению через нее шаблона для проверки ее внутреннего диаметра.

а) от полной массы обсадной колонны;

б) от веса обсадной колонны с наибольшей толщиной стенки для рассматриваемого условного диаметра, за вычетом выталкивающей силы гидростатического столба жидкости в скважине;

в) по другой методике, используемой изготовителем.

По требованию заказчика может быть изготовлена резьба другого типа (другое соединение) по ГОСТ 632 или по иному стандарту.

Размеры в миллиметрах

14 ; 21 ; 35 ; 70 ; 105 ; 140

14 ; 21 ; 35 ; 70 ; 105

Размеры в миллиметрах

1 Для значений рабочих давлений, приведенных в скобках, значения D ₃ следует рассматривать как ориентировочные.

2 Диаметры D ₃ под нижние уплотнители колонных головок приведены для колонных головок, верхний фланец которых имеет значение рабочего давления ( P _р по таблице 3 ) на ступень выше, чем нижний.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Сведения о гармонизации настоящего стандарта со стандартом API 6 A

Наименование раздела настоящего стандарта

Объ ем гармонизации стандартов

Отличие настоящего стандарта от API 6 A

1 Область применения

Стандарты гармонизированы в части одно- и д ву хфланц евы х колонных головок

Не достигнута полная гармонизация терминов и их определений, но определения терминов обоих стандартов взаимосвязаны

В настоящем стандарте термин «полнопроходная колонная головка» имеет более широкое толкование (в стандарте API 6 A аналогичный термин применен только для колонных головок с самым большим условным диаметром обсадной колонны в основании колонной головки конкретных параметров). Соответственно термин « неполнопроходная колонная головка» имеет более узкое толкование

Гармонизированы основные параметры колонных головок:

— диаметры стволового прохода колонных головок;

— диаметры обвязываемых обсадных колонн

В таблицах 1 и 2 дополнительно приведены сочетания основных параметров одно- и двухфланцевых колонных головок для всех условных диаметров колонн обсадных труб по ГОСТ 632

Гармонизированы присоединительные размеры колонных головок:

— наибольшие диаметры т ру бодерж ат елей;

— диаметры расточки под нижний уплотнитель

Дополнительно приведены условные обозначения колонных головок в метрической системе

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Диаметры стволовых проходов D _с полнопроходных колонных головок

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Условные обозначения колонных головок

В.1 Условное обозначение колонной головки в общем случае должно состоять из слов «Головка колонная», шифра, построенного по одной из приведенных ниже структурных схем, и обозначения нормативного документа на поставку.

8.2 Структурная схема построения шифров одн офланц евы х колонных головок:

Параметры скважинной среды

Среда с объемным содержанием CO₂ до 6 %

Среда с объемным содержанием CO₂ и H₂ S до 6 %

Среда с объемным содержанием CO₂ и H₂ S до 25 %

Примеры условных обозначений однофланцевых колонных головок:

То же, для коррозионностойкого исполнения К 1:

В.3 Структурная схема построения шифров д ву хфланц евы х колонных головок:

В. 4 В шифрах колонных головок, у которых в резьбовом трубодержателе и (или) на нижнем присоединительном конце корпуса выполнены резьбы, отличающие ся от короткой треугольной резьбы по ГОСТ 632, перед обозначением условного диаметра соответствующей обсадной колонны должно быть приведено обозначение типа резьбы (соединения) обсадных труб.

Источник