RU2823364C1 - X-mas tree protector - Google Patents
X-mas tree protector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2823364C1 RU2823364C1 RU2024103969A RU2024103969A RU2823364C1 RU 2823364 C1 RU2823364 C1 RU 2823364C1 RU 2024103969 A RU2024103969 A RU 2024103969A RU 2024103969 A RU2024103969 A RU 2024103969A RU 2823364 C1 RU2823364 C1 RU 2823364C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protector
- rod
- hydraulic
- valves
- christmas tree
- Prior art date
Links
- 230000001012 protector Effects 0.000 title claims abstract description 69
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 claims abstract description 8
- 241000191291 Abies alba Species 0.000 claims description 50
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 15
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003180 well treatment fluid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 235000004507 Abies alba Nutrition 0.000 description 47
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 14
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 11
- 230000002147 killing effect Effects 0.000 description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 101100222276 Drosophila melanogaster cuff gene Proteins 0.000 description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000007835 Cyamopsis tetragonoloba Species 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к нефтегазовой области, а именно к устройствам защиты фонтанной арматуры от высоких давлений, агрессивных жидкостей, проникания жидкостей обработки скважин, а также жидкостей при освоении скважин внутрь шиберных задвижек фонтанной устьевой арматуры, попадания проппанта и/или песка внутрь шиберных задвижек (конструкционная особенность шиберных задвижек), применяемым для обработки пластов в целях интенсификации добычи углеводородов, а также проведения других технологических операций при капитальном или текущем ремонте нефтяных, газовых, газоконденсатных и водозаборных и водонагнетательных скважин.The invention relates to the oil and gas field, namely to devices for protecting Christmas tree equipment from high pressures, aggressive liquids, penetration of well treatment fluids, as well as liquids during well development into the gate valves of the Christmas tree wellhead equipment, ingress of proppant and/or sand into the gate valves (design feature gate valves) used for processing formations in order to intensify hydrocarbon production, as well as carrying out other technological operations during major or current repairs of oil, gas, gas condensate and water intake and water injection wells.
Протектор фонтанной арматуры предназначен для защиты устьевого оборудования скважины, которым оснащены устья нефтегазоконденсатных и водозаборных и водонагнетательных скважин от разрушительного воздействия высокого давления и абразивного и коррозионного воздействия прокачиваемой смеси во время операций по гидравлическому разрыву пластов (ГРП) с проппантом или песком, кислотному ГРП или солянокислотной обработке (СКО), во время закачки технологических жидкостей в скважину, а также во время отработки жидкостей/флюидов из скважины. Протектор фонтанной арматуры применяется при подготовительных работах к ГРП или СКО, в процессе проведения операции ГРП или СКО, при проведении различных технологических операций с созданием избыточного давления, закачкой коррозионных жидкостей, а также отработки твердофазных и жидкофазных флюидов из нефтяных, газовых, газоконденсатных и водозаборных и водонагнетательных скважин.The christmas tree protector is designed to protect wellhead equipment, which is equipped with the mouths of oil and gas condensate and water intake and water injection wells from the destructive effects of high pressure and the abrasive and corrosive effects of the pumped mixture during hydraulic fracturing operations (hydraulic fracturing) with proppant or sand, acid fracturing or hydrochloric acid processing (SKO), during the injection of process fluids into the well, as well as during the processing of liquids/fluids from the well. The christmas tree protector is used during preparatory work for hydraulic fracturing or special treatment, during the hydraulic fracturing or special treatment operation, during various technological operations with the creation of excess pressure, injection of corrosive liquids, as well as the processing of solid-phase and liquid-phase fluids from oil, gas, gas condensate and water intake and water injection wells.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известен протектор фонтанной арматуры (см. RU 173022 U1, опубл. 07.08.2017), который содержит патрубок и размещенную в нем с возможностью осевого перемещения втулку, верхние части которых герметично размещены в разборном корпусе, состоящем из нижней части и верхней части, соединительные поверхности которых снабжены уплотнительными элементами. Верхняя часть корпуса снабжена отверстиями с фиксирующими элементами и отверстием для подсоединения нагнетательной линии. На верхнем конце втулки с помощью резьбового соединения установлена инициирующая гайка, а на нижнем конце втулки установлены поджимная и промежуточные втулки, между которыми расположены уплотнительные манжеты. Герметичность соединения верхней части втулки и нижней части корпуса обеспечивается уплотнительными элементами, расположенными на внутренней поверхности нижней части корпуса. На внутренней поверхности стенки верхней части корпуса выполнена резьба для подсоединения нагнетательной линии. На внешней поверхности нижней части корпуса выполнена резьба для подсоединения к буферному фланцу фонтанной арматуры. Верхняя и нижняя части разъемного корпуса могут быть соединены, например, с помощью резьбового соединения, при этом их соединительные поверхности снабжены уплотнительными элементами.A christmas tree protector is known from the prior art (see RU 173022 U1, publ. 08/07/2017), which contains a pipe and a sleeve placed in it with the possibility of axial movement, the upper parts of which are hermetically placed in a collapsible housing consisting of a lower part and an upper part , the connecting surfaces of which are equipped with sealing elements. The upper part of the housing is equipped with holes with fixing elements and a hole for connecting the discharge line. At the upper end of the bushing, an initiating nut is installed using a threaded connection, and at the lower end of the bushing, a clamping and intermediate bushings are installed, between which sealing collars are located. The tightness of the connection between the upper part of the bushing and the lower part of the housing is ensured by sealing elements located on the inner surface of the lower part of the housing. On the inner surface of the wall of the upper part of the housing there is a thread for connecting the discharge line. On the outer surface of the lower part of the housing there is a thread for connection to the buffer flange of the Christmas tree. The upper and lower parts of the split housing can be connected, for example, using a threaded connection, and their connecting surfaces are provided with sealing elements.
Однако данное устройство может применяться только при условии глушения скважины перед выполнением ГРП (отсутствие возможности глушения) и после выполнения ГРП (негативное влияние на пласт, отсутствие возможности глушения). В целях безопасности работ отсутствует запорная арматура на случай разгерметизации нагнетательного трубопровода или любого элемента протектора фонтанной арматуры от соединения с буферным фланцем и до первого запорного элемента нагнетательной линии, при условии полной изоляции задвижек фонтанной арматуры и отсутствует возможность испытания соединения буферной задвижки фонтанной арматуры и корпуса, после проведения монтажа устройства. Устройство не пригодно для выполнения многостадийных ГРП со сменой интервалов герметизации. У данного устройства отсутствует возможность монтажа и демонтажа устройства при давлении в скважине. Также нет возможности контролировать «заданный уровень герметизации», при использовании гаечного ключа для активации манжет.However, this device can only be used if the well is killed before hydraulic fracturing (no possibility of killing) and after hydraulic fracturing (negative impact on the formation, no possibility of killing). For safety reasons, there are no shut-off valves in case of depressurization of the injection pipeline or any element of the christmas tree protector from the connection with the buffer flange to the first shut-off element of the injection line, provided that the christmas tree valves are completely isolated and there is no possibility of testing the connection between the christmas tree buffer valve and the housing, after installation of the device. The device is not suitable for performing multi-stage hydraulic fracturing with changing sealing intervals. This device does not have the ability to install and dismantle the device under pressure in the well. There is also no way to control the “set seal level” when using a wrench to activate the cuffs.
Известно устройство для защиты фонтанной арматуры (см. RU 214536 U1, опубл. 02.11.2022), содержащее патрубок и размещенную в нем с возможностью осевого перемещения втулку, верхняя часть которой герметично установлена в полом корпусе, на верхнем конце втулки с помощью резьбового соединения установлена инициирующая гайка, а на ее нижнем конце установлены поджимная гайка и промежуточная втулка, а также в нижней части патрубка расположены уплотнительные элементы, между которыми размещена промежуточная втулка. Внешняя поверхность верхней части корпуса снабжена резьбой для обеспечения резьбового соединения с нагнетательной линией, а внешняя поверхность верхней части втулки снабжена глухими пазами, с которыми контактируют фиксирующие элементы, закрепленные в корпусе, при этом в верхней части центрального канала втулки установлен фильтр для очистки рабочей жидкости.A device for protecting christmas trees is known (see RU 214536 U1, published 02.11.2022), containing a pipe and a sleeve placed in it with the possibility of axial movement, the upper part of which is hermetically installed in a hollow body, mounted on the upper end of the sleeve using a threaded connection an initiating nut, and at its lower end there is a clamping nut and an intermediate sleeve, and also in the lower part of the pipe there are sealing elements, between which the intermediate sleeve is placed. The outer surface of the upper part of the housing is provided with threads to provide a threaded connection with the discharge line, and the outer surface of the upper part of the bushing is equipped with blind grooves with which the fixing elements fixed in the housing contact, while a filter for cleaning the working fluid is installed in the upper part of the central channel of the bushing.
Однако данное устройство может применяться только при условии глушения скважины перед выполнением ГРП (отсутствие возможности глушения) и после выполнения ГРП (негативное влияние на пласт, отсутствие возможности глушения). В целях безопасности работ отсутствует запорная арматура на случай разгерметизации нагнетательного трубопровода, при условии полной изоляции задвижек фонтанной арматуры и отсутствует возможность испытания соединения буферной задвижки фонтанной арматуры и корпуса, после проведения монтажа устройства. Устройство не пригодно для выполнения многостадийных ГРП со сменой интервалов герметизации. У данного устройства отсутствует возможность монтажа и демонтажа устройства при давлении в скважине.However, this device can only be used if the well is killed before hydraulic fracturing (no possibility of killing) and after hydraulic fracturing (negative impact on the formation, no possibility of killing). For safety reasons, there are no shut-off valves in case of depressurization of the discharge pipeline, provided that the christmas tree valves are completely isolated, and there is no possibility of testing the connection between the christmas tree buffer valve and the casing after installation of the device. The device is not suitable for performing multi-stage hydraulic fracturing with changing sealing intervals. This device does not have the ability to install and dismantle the device under pressure in the well.
Известно устройство для гидравлического разрыва пласта газовой скважины (см. RU 54396 U1, опуб. 27.06.2006), которое содержит фонтанную арматуру, опорный фланец для соединения с фонтанной арматурой, опорную плиту с гидроприводом, состоящего из пары гидроцилиндров и штоков с поршнями. Устройство снабжено протектором, включающим цилиндрическую втулку с переводником, размещенной во внутренней полости цилиндрического патрубка с возможностью осевого перемещения относительно цилиндрического патрубка, поджимную втулку, закрепленную на наружной поверхности переводника, уплотнительных манжет, размещенных на наружной поверхности цилиндрической втулки с возможностью сжатия при взаимодействии с поджимной, промежуточной и упорной втулками, размещенными соответственно между уплотнительными манжетами и между верхней уплотнительной манжетой и цилиндрическим патрубком. Устройство снабжено головкой, размещенной на наружной поверхности цилиндрической втулки и закрепленной на опорном фланце, при этом головка соединена с цилиндрическим патрубком, а к верхнему концу цилиндрической втулки присоединена стволовая втулка с быстроразъемным соединением, жестко закрепленная с опорной плитой гидропривода.A device is known for hydraulic fracturing of a gas well (see RU 54396 U1, pub. June 27, 2006), which contains a Christmas tree, a support flange for connecting to the Christmas tree, a hydraulically driven support plate consisting of a pair of hydraulic cylinders and rods with pistons. The device is equipped with a protector, including a cylindrical bushing with a sub, located in the internal cavity of the cylindrical pipe with the possibility of axial movement relative to the cylindrical pipe, a clamping bushing mounted on the outer surface of the sub, sealing collars placed on the outer surface of the cylindrical bushing with the possibility of compression when interacting with the clamping, intermediate and thrust bushings, placed respectively between the sealing collars and between the upper sealing collar and the cylindrical pipe. The device is equipped with a head placed on the outer surface of the cylindrical bushing and secured to the support flange, while the head is connected to the cylindrical pipe, and a barrel bushing with a quick-release connection, rigidly fixed to the hydraulic drive support plate, is attached to the upper end of the cylindrical bushing.
Однако данное устройство может применяться только при условии глушения скважины перед выполнением ГРП (отсутствие возможности глушения) и после (негативное влияние на пласт, отсутствие возможности глушения) выполнения ГРП. Необходимо применение специального пакера с шаром. Для использования устройства отсутствует техническая возможность навинчивания стволовой втулки к верхнему концу цилиндрической втулки. В целях безопасности работ, отсутствует запорная арматура на случай разгерметизации нагнетательного трубопровода, при условии полной изоляции задвижек фонтанной арматуры и отсутствует возможность испытания соединения буферной задвижки и опорного фланца, после проведения монтажа устройства. Устройство не пригодно для выполнения многостадийных ГРП со сменой интервалов герметизации. В целях безопасности работ, отсутствует механическое блокирование гидроцилиндров при проведении ГРП во избежание разгерметизации уплотнительных манжет и отсутствует возможность монтажа и демонтажа устройства при давлении в скважине.However, this device can only be used if the well is killed before hydraulic fracturing (no possibility of killing) and after (negative impact on the formation, lack of possibility of killing) hydraulic fracturing. It is necessary to use a special packer with a ball. To use the device, there is no technical possibility of screwing the stem bushing to the upper end of the cylindrical bushing. For safety reasons, there are no shut-off valves in case of depressurization of the discharge pipeline, provided that the christmas tree valves are completely isolated, and there is no possibility of testing the connection between the buffer valve and the support flange after installation of the device. The device is not suitable for performing multi-stage hydraulic fracturing with changing sealing intervals. For work safety purposes, there is no mechanical blocking of the hydraulic cylinders during hydraulic fracturing to avoid depressurization of the sealing collars, and there is no possibility of installing and dismantling the device under pressure in the well.
Наиболее близким к заявляемому является протектор фонтанной арматуры (см. Ибрагимов И.Т., Агаев О.И. Применение протекторов фонтанных арматур при выполнении гидравлического разрыва пласта / Молодой ученый. 03.02.2021. - № 6 (348). - С. 122-126. - URL: https://moluch.ru/archive/348/78300/), который состоит из штока полого, с герметизирующей насадкой, верхней, нижней плит, гидроцилиндров, корпуса и переходника. Полый шток протектора проходит через шевронное уплотнение корпуса и резьбовым соединением соединяется с переходником, к которому в последующем присоединяются напорные линии ГРП. Переходник закрепляется в верхней плите протектора, к которой также присоединены корпуса гидроцилиндров. Штоки гидроцилиндров присоединены к нижней плите, в которую вмонтирован корпус протектора. Протектор комплектуется маслостанцией для управления гидроцилиндрами и небольшой дизель-электростанцией для обеспечения питания маслостанции.The closest to the claimed is the christmas tree protector (see Ibragimov I.T., Agaev O.I. Application of Christmas tree protectors when performing hydraulic fracturing / Young scientist. 02/03/2021. - No. 6 (348). - P. 122 -126. - URL: https://moluch.ru/archive/348/78300/), which consists of a hollow rod with a sealing nozzle, upper and lower plates, hydraulic cylinders, a housing and an adapter. The hollow rod of the protector passes through the chevron seal of the body and is connected with a threaded connection to the adapter, to which the hydraulic fracturing pressure lines are subsequently connected. The adapter is fixed in the upper tread plate, to which the hydraulic cylinder housings are also attached. The hydraulic cylinder rods are attached to the bottom plate, into which the tread body is mounted. The protector is equipped with an oil station for controlling hydraulic cylinders and a small diesel power station to provide power to the oil station.
Однако данное устройство соединено с базовым фланцем через быстроразъёмное соединение, что не является надежным и безопасным решением при условии деактивации задвижек скважины, а также установке на высокодебитных газовых скважинах. Наличие быстроразъёмного соединения штока с переходником - также небезопасное соединение.However, this device is connected to the base flange through a quick-release coupling, which is not a reliable and safe solution if the well valves are deactivated, as well as installed on high-yield gas wells. The presence of a quick-release connection between the rod and the adapter is also an unsafe connection.
Отсутствие уравнительного узла создает разницу давления на уплотнительных манжетах и может привести к разрушению манжет в скважине при вводе и выводе устройства в/из скважины.The absence of an equalizing unit creates a pressure difference on the sealing cuffs and can lead to destruction of the cuffs in the well when inserting and withdrawing the device into/out of the well.
Также, ни одно из вышеуказанных устройств не является универсальным, то есть не может с одинаковой эффективностью применятся для всего основного спектра насосно-компрессорных труб в нефтегазовой промышленности (типоразмеры от 60,33 до 139,4 мм, с различной толщиной стенки трубы).Also, none of the above devices is universal, that is, they cannot be used with equal efficiency for the entire main range of tubing pipes in the oil and gas industry (standard sizes from 60.33 to 139.4 mm, with different pipe wall thicknesses).
Технической задачей изобретения является создание протектора фонтанной арматуры, позволяющего защищать устьевое оборудование от повреждений в процессе технологических операций на нефтяных, газовых, газоконденсатных, водозаборных и водонагнетательных скважинах с одинаковой эффективностью для всего основного спектра насосно-компрессорных труб в нефтегазовой промышленности (типоразмеры от 60,33 до 139,4 мм, с различной толщиной стенки трубы), и безаварийно проводить работы по гидроразрыву пласта, кислотной обработке и другим технологическим операциям, включая отработку жидкостей из скважины.The technical objective of the invention is to create a Christmas tree protector that allows protecting wellhead equipment from damage during technological operations in oil, gas, gas condensate, water intake and water injection wells with equal efficiency for the entire main range of tubing in the oil and gas industry (standard sizes from 60.33 up to 139.4 mm, with different pipe wall thicknesses), and carry out accident-free work on hydraulic fracturing, acid treatment and other technological operations, including the recovery of fluids from the well.
При решении технической задачи изобретением достигается технический результат, заключающийся в повышении надежности работы устройства за счет применения фланцевых соединений, а также повышение износостойкости и ремонтопригодности в полевых условиях за счет применения защитных втулок, его универсальности для различных типоразмеров применяемых фонтанных арматур и НКТ за счет сменяемых мандрелей (штоков) различных размеров и длин, повышенной степени и эффективности изоляции внутренних полостей устьевой фонтанной арматуры, в том числе, за счет внедрения внутренних втулок в полостях задвижек и разводной арматуры высокого давления для повышения износостойкости элементов протектора фонтанной арматуры.When solving a technical problem, the invention achieves a technical result consisting in increasing the reliability of the device through the use of flange connections, as well as increasing wear resistance and maintainability in the field due to the use of protective bushings, its versatility for various standard sizes of used Xmas trees and tubing due to replaceable mandrels (rods) of various sizes and lengths, increased degree and efficiency of insulation of the internal cavities of the wellhead Xmas tree, including through the introduction of internal bushings in the cavities of valves and high-pressure valves to increase the wear resistance of the Xmas tree tread elements.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Изобретение представляет собой протектор фонтанной арматуры, содержащий полый шток, верхнюю и нижнюю плиты, расположенные одна над другой, корпусы гидроцилиндров, присоединенные к верхней плите протектора, штоки гидроцилиндров присоединены к нижней плите, в которую вмонтирован нижний корпус протектора с сальниковым уплотнением штока, низ штока оснащен герметизирующей насадкой с манжетами, при этом, согласно изобретению, дополнительно содержит второй корпус протектора, верхний, закрепленный на верхней плите и закрепленные на верхней плите протектора, между корпусами гидроцилиндров, вертикально ориентированные, последовательно соединенные между собой шиберную механическую и шиберную гидравлическую задвижки с внутренними защитными извлекаемыми втулками, катушку переходную и головку разводную с извлекаемыми защитными втулками с фланцевыми соединениями, при этом шток ввернут в верхний корпус протектора и проходит через сальниковое уплотнение нижнего корпуса протектора, причем нижний корпус протектора содержит первую и вторую пробковые задвижки, устройство также снабжено узлом уравнительным, одним концом закрепленным на головке разводной, а другим концом между первой и второй пробковыми задвижками.The invention is a christmas tree protector containing a hollow rod, upper and lower plates located one above the other, hydraulic cylinder bodies attached to the upper protector plate, hydraulic cylinder rods attached to the lower plate into which the lower protector body with a rod gland seal is mounted, the bottom of the rod equipped with a sealing nozzle with cuffs, while, according to the invention, it additionally contains a second tread body, the upper one, fixed to the top plate and fixed to the top tread plate, between the bodies of the hydraulic cylinders, vertically oriented, sequentially connected to each other, mechanical gate valves and hydraulic gate valves with internal protective removable bushings, an adapter coil and an adjustable head with removable protective bushings with flange connections, while the rod is screwed into the upper protector body and passes through the gland seal of the lower protector body, and the lower protector body contains the first and second plug valves, the device is also equipped with an equalizing unit , one end fixed to the adjustable head, and the other end between the first and second plug valves.
Задвижка шиберная гидравлическая выполнена с дистанционным управлением.The hydraulic gate valve is made with remote control.
Шток, спускаемый внутрь фонтанной арматуры, является сменным в зависимости от различных типоразмеров применяемых фонтанных арматур и НКТ.The rod lowered into the Xmas tree is replaceable depending on the different standard sizes of the Xmas trees and tubing used.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Сущность изобретения может быть дополнительно пояснена неограничивающим примером, отраженным на сопроводительных фигурах 1, 2, где: фиг. 1 - протектор фонтанной арматуры (вид спереди/вид в раздвинутом состоянии перед монтажом); фиг. 2 - протектор фонтанной арматуры (вид спереди/вид в рабочем состоянии после монтажа на устье скважины).The essence of the invention can be further illustrated by a non-limiting example, reflected in the accompanying figures 1, 2, where: FIG. 1 - christmas tree protector (front view/expanded view before installation); fig. 2 - christmas tree protector (front view/view in working condition after installation at the wellhead).
Отдельными позициями обозначены следующие конструктивные элементы: 1 - нижняя плита; 2 - корпус верхний; 3 - корпус нижний; 4 - узел уравнительный; 5 - катушка переходная; 6 - головка разводная; 7 - задвижка шиберная гидравлическая; 8 - задвижка шиберная механическая; 9 - пробковая задвижка; 10 - вторая пробковая задвижка (опционально); 11 - шток; 12 - манжета; 13 - насадка в сборе; 14 - верхняя плита; 15 - гидроцилиндр.The following structural elements are indicated by separate positions: 1 - bottom plate; 2 - upper body; 3 - lower body; 4 - equalizing unit; 5 - transition coil; 6 - adjustable head; 7 - hydraulic gate valve; 8 - mechanical gate valve; 9 - plug valve; 10 - second plug valve (optional); 11 - rod; 12 - cuff; 13 - nozzle assembly; 14 - top plate; 15 - hydraulic cylinder.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Протектор фонтанной арматуры содержит шток полый 11, верхнюю 14 и нижнюю 1 плиты, расположенные одна над другой, гидроцилиндры 15, верхний корпус протектора 2 и нижний корпус протектора 3.The christmas tree protector contains a hollow rod 11, an upper 14 and a lower 1 plate, located one above the other, hydraulic cylinders 15, an upper protector body 2 and a lower protector body 3.
К верхней плите 14 протектора присоединены корпуса гидроцилиндров 15, штоки гидроцилиндров присоединены к нижней плите 1, в которую вмонтирован нижний корпус протектора 3.Hydraulic cylinder housings 15 are attached to the upper tread plate 14, the hydraulic cylinder rods are attached to the lower plate 1, into which the lower tread housing 3 is mounted.
Верхний корпус протектора 2 закреплен на верхней плите 14.The upper tread body 2 is fixed to the upper plate 14.
На верхней плите 14 протектора, между корпусами гидроцилиндров, закреплены вертикально ориентированные, последовательно соединенные между собой задвижки - шиберная с механическим приводом 8 с извлекаемой внутренней втулкой и шиберная с гидравлическим приводом 7 с извлекаемой внутренней втулкой.On the top plate 14 of the tread, between the bodies of the hydraulic cylinders, there are fixed vertically oriented, series-connected valves - a gate valve with a mechanical drive 8 with a removable inner sleeve and a gate valve with a hydraulic drive 7 with a removable inner sleeve.
Головка разводная 6 с извлекаемыми внутренними втулками соединяется с шиберной задвижкой с гидравлическим приводом 8 через катушку переходную 5.The adjustable head 6 with removable internal bushings is connected to a gate valve with a hydraulic drive 8 through an adapter coil 5.
Низ штока 11 оснащен герметизирующей насадкой 13 с манжетами 12. Шток 11 ввернут в верхний корпус протектора 2 и проходит через сальниковое уплотнение нижнего корпуса протектора 3.The bottom of the rod 11 is equipped with a sealing nozzle 13 with cuffs 12. The rod 11 is screwed into the upper protector body 2 and passes through the gland seal of the lower protector body 3.
Нижний корпус протектора 3 содержит первую 9 и, опционально, вторую 10 пробковые задвижки. Протектор снабжен узлом уравнительным (узлом уравновешивания) 4, одним концом, закрепленным на головке разводной 6, а другим концом между первой 9 и второй 10 пробковыми задвижками нижнего корпуса протектора 3. Узел 4 предназначен для уравнивания давления при вводе или выводе протектора в/из скважины.The lower body of the protector 3 contains the first 9 and, optionally, the second 10 plug valves. The protector is equipped with an equalizing unit (balancing unit) 4, one end fixed to the adjustable head 6, and the other end between the first 9 and second 10 plug valves of the lower body of the protector 3. Unit 4 is designed to equalize the pressure when entering or exiting the protector into/out of the well .
Протектор комплектуется автономной гидравлической станцией с дизельным приводом с линиями управления гидроцилиндрами и задвижкой шиберной гидравлической 8.The protector is equipped with an autonomous hydraulic station with a diesel drive with hydraulic cylinder control lines and a hydraulic slide valve 8.
Задвижка шиберная гидравлическая 8 выполнена с дистанционным управлением. Расположение задвижек 7 и 8 относительно друг друга может изменяться в зависимости от технологии выполнения работ.The hydraulic gate valve 8 is made with remote control. The location of valves 7 and 8 relative to each other can vary depending on the technology for performing the work.
Шиберные задвижки 8 и 7 повышают безопасность работ наличием фланцевых соединений. Шиберные задвижки оснащены внутренними защитными заменяемыми втулками, изготовленными из износостойкого стального сплава. Эти втулки можно время от времени заменять по мере необходимости и при возникновении износа. В результате самое слабое место износа в шиберной задвижке стало заменяемым, и срок службы задвижки значительно продлен.Gate valves 8 and 7 increase operational safety by having flanged connections. Gate valves are equipped with internal protective replaceable bushings made of wear-resistant steel alloy. These bushings can be replaced from time to time as needed and when wear occurs. As a result, the weakest wear point in the gate valve has become replaceable, and the service life of the gate valve has been significantly extended.
Дистанционное управление задвижкой 8 не требует нахождения оператора на высоте, оперативного реагирования при выполнении технологических операций и не требует нахождение персонала при манипуляциях оборудованием под давлением.Remote control of valve 8 does not require the operator to be at a height, rapid response when performing technological operations, and does not require personnel to be present when manipulating equipment under pressure.
Шток 11 вводится в НКТ (Насосно-Компрессорные Трубы) или трубодержатель (если конструктивно предназначен для работ), пакер не требуется.Rod 11 is inserted into the tubing (Tubing) or pipe hanger (if it is structurally intended for the work), a packer is not required.
Соединения протектора с фонтанной арматурой, корпуса нижнего, корпуса верхнего с задвижками шиберными механической и гидравлической, переходной катушкой, разводной головкой выполнены фланцевыми соединениями по ГОСТ 28919-91.The connections of the protector with the Christmas tree fittings, the lower casing, the upper casing with mechanical and hydraulic gate valves, the adapter coil, and the adjustable head are made with flange connections in accordance with GOST 28919-91.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Перед выполнением ГРП, протектор с помощью автомобильного крана поднимают с транспортировочного ложемента.Before hydraulic fracturing, the protector is lifted from the transport cradle using a truck crane.
Плиты 1 и 14 разводят с помощью гидроцилиндров 15 на длину штока 11.Plates 1 and 14 are moved using hydraulic cylinders 15 to the length of the rod 11.
В верхний корпус протектора 2 ввинчивают шток 11 с направляющей заглушкой. Сводя между собой плиты, пропускают шток 11 через сальниковое уплотнение нижнего корпуса протектора 3 до выхода штока 11 из нижнего корпуса 3. На шток 11 навинчивают удлинители, если необходимо удлинение компоновки, и герметизирующую насадку 13 с манжетами 12. Плиты 1 и 14 максимально разводят.A rod 11 with a guide plug is screwed into the upper body of the protector 2. Bringing the plates together, pass the rod 11 through the gland seal of the lower body of the protector 3 until the rod 11 exits the lower body 3. Extensions are screwed onto the rod 11, if it is necessary to lengthen the arrangement, and a sealing nozzle 13 with cuffs 12. Plates 1 and 14 are moved apart as much as possible.
В разведенном состоянии протектор устанавливают на верх фонтанной арматуры (фланец корпуса нижнего соединяют при помощи шпилек и гаек с фланцем буферной задвижки), насадку 13 протектора и часть штока 11 вводят в полость открытой буферной задвижки. При закрытых струнных и надкоренной задвижек фонтанной арматуры производят опрессовку фланцевого соединения на давление, определяемое характером работ и возможностями оборудования, но не более чем максимальное рабочее давление фонтанной арматуры или нижнего корпуса протектора 3.In the extended state, the protector is installed on the top of the Xmas tree (the flange of the lower body is connected using studs and nuts to the flange of the buffer valve), the protector nozzle 13 and part of the rod 11 are inserted into the cavity of the open buffer valve. With the string and root valves of the Christmas tree valves closed, the flange connection is pressurized to a pressure determined by the nature of the work and the capabilities of the equipment, but not more than the maximum operating pressure of the Christmas tree valve or the lower protector body 3.
Открывают коренную и надкоренную задвижки фонтанной арматуры и производят сведение плит протектора до упора. Механическое закрепление плит производят путем свинчивания и закрепления гайки верхнего корпуса 2.The main and root valves of the Christmas tree valves are opened and the tread plates are brought together until they stop. Mechanical fastening of the plates is carried out by screwing and securing the nut of the upper housing 2.
После сведения плит, герметизирующая насадка 13 с манжетами 12 протектора оказывается установленной в подвесном патрубке лифта насосно-компрессорных труб или в трубодержателе, отсекая, таким образом, фонтанную арматуру от напорной линии. Для проверки надежности разобщения производят полную разрядку давления в отсеченном малом затрубном пространстве фонтанной арматуры (полость между штоком и фонтанной арматурой).After bringing the plates together, the sealing nozzle 13 with protector cuffs 12 is installed in the suspension pipe of the tubing lift or in the pipe holder, thus cutting off the Xmas tree from the pressure line. To check the reliability of isolation, a complete discharge of pressure is carried out in the cut-off small annular space of the Christmas tree (the cavity between the rod and the Christmas tree).
После проверки разобщения фонтанной арматуры и штоком с насадкой демонтируется уравнительный узел и к разводной головке присоединяют напорные линии ГРП и проводят опрессовку линий ГРП при закрытой нижней гидравлической шиберной задвижке 7 протектора фонтанной арматуры на максимальное рабочее давление, определенное характером работ, но не более максимального рабочего давления протектора или напорной линии ГРП.After checking the separation of the christmas tree and the rod with the nozzle, the equalizing unit is dismantled and the hydraulic fracturing pressure lines are connected to the adjustable head and pressure testing of the hydraulic fracturing lines is carried out with the lower hydraulic gate valve 7 of the christmas tree protector closed to the maximum operating pressure, determined by the nature of the work, but not more than the maximum operating pressure protector or hydraulic fracturing pressure line.
В процессе гидроразрыва ведут контроль давления в малом затрубном пространстве фонтанной арматуры с помощью электронных манометров, показания которых выводят в станцию контроля ГРП.During the hydraulic fracturing process, the pressure in the small annulus of the Xmas tree is monitored using electronic pressure gauges, the readings of which are output to the hydraulic fracturing control station.
После проведения ГРП производят демонтаж протектора в обратном порядке.After hydraulic fracturing, the tread is dismantled in the reverse order.
После демонтажа протектора в обязательном порядке производят ревизию состояния насадки протектора, полого штока и переходника с помощью ультразвукового толщиномера и нутромера, при превышении предельных значений износа данные элементы подлежат замене, как расходный материал.After dismantling the protector, it is mandatory to inspect the condition of the protector nozzle, hollow rod and adapter using an ultrasonic thickness gauge and bore gauge; if wear limits are exceeded, these elements must be replaced as consumables.
Применение заявляемого устройства, протектора фонтанной арматуры, позволит внедрить более рациональный сценарий освоения скважин методом ГРП без глушения скважины, без рисков повреждения и разгерметизации устьевого оборудования скважин, без рисков повреждения НКТ при большеобъёмных ГРП (изменение позиционирования насадки), сократить сроки освоения, сократить негативное влияние жидкостей глушения на пласт и добиться максимальных показателей продуктивности скважин. Фланцевая компоновка протектора увеличивает надежность оборудования.The use of the proposed device, a christmas tree protector, will allow the introduction of a more rational scenario for well development using hydraulic fracturing without killing the well, without the risk of damage and depressurization of wellhead equipment, without the risk of damage to tubing during large-volume hydraulic fracturing (changing the positioning of the nozzle), reducing development time, reducing the negative impact killing fluids to the formation and achieve maximum well productivity. The flange design of the protector increases the reliability of the equipment.
Интенсификация пластов методом гидравлического разрыва является одним из наиболее популярных и эффективных методов повышения продуктивности и выполняется на 90 % вводимых в эксплуатацию скважин в РФ. В процессе ГРП в скважину закачивается большой объем смеси керамического расклинивающего агента (проппанта) или кварцевого песка, воды и добавок (органического гуарового геля и др.), а также кислотных составов при кислотных ГРП или СКО. Объемы закачиваемых смесей могут варьироваться от ста до нескольких тысяч кубических метров, а давление закачки может достигать 105 МПа. Смесь гидроразрыва, концентрация проппанта в котором может достигать 1800 кг/м3, обладает сильным абразивным эффектом, в связи с чем его прокачка через напорные трубопроводы приводит к быстрому износу внутренних полостей элементов трубопроводов и преждевременному выходу их из строя.Reservoir stimulation using hydraulic fracturing is one of the most popular and effective methods for increasing productivity and is performed in 90% of wells commissioned in the Russian Federation. During the hydraulic fracturing process, a large volume of a mixture of ceramic proppant (proppant) or quartz sand, water and additives (organic guar gel, etc.), as well as acid compositions during acid fracturing or acid fracturing, is pumped into the well. The volumes of injected mixtures can vary from one hundred to several thousand cubic meters, and the injection pressure can reach 105 MPa. The hydraulic fracturing mixture, the concentration of proppant in which can reach 1800 kg/m3, has a strong abrasive effect, and therefore its pumping through pressure pipelines leads to rapid wear of the internal cavities of pipeline elements and their premature failure.
На сегодняшний день ГРП / СКО и МГРП (Многостадийный Гидравлический Разрыв Пласта) стали стандартным методом освоения вновь построенных скважин. Если ранее в рамках выполнения операций по ПНП (Повышение Нефтеотдачи Пластов) перед проведением ГРП в скважину спускался специальный лифт ГРП - пакер на насосно-компрессорных трубах, а устье на период ГРП оборудовалось специальной запорной арматурой, то на настоящий момент, все более популярным у недропользователей становится следующий сценарий строительства скважин:Today, hydraulic fracturing / hydraulic fracturing and multi-stage hydraulic fracturing (MSHF) have become the standard method for developing newly constructed wells. If earlier, as part of EOR operations (Enhanced Oil Recovery of Reservoirs), before hydraulic fracturing, a special hydraulic fracturing lift was lowered into the well - a packer on tubing pipes, and the wellhead was equipped with special shut-off valves for the period of hydraulic fracturing, but at the moment, it is increasingly popular among subsoil users The following well construction scenario becomes:
- строительство горизонтальной скважины, оснащенной цементируемой или нецементируемой компоновкой МГРП;- construction of a horizontal well equipped with a cemented or uncemented multi-stage hydraulic fracturing assembly;
- спуск эксплуатационного лифта НКТ (Насосно-Компрессорные Трубы), установка эксплуатационной фонтанной арматуры;- lowering the operational tubing lift (Pump and Compressor Pipes), installing operational Xmas tree equipment;
- проведение ГРП / СКО (МГРП);- carrying out hydraulic fracturing / special treatment (multi-hydraulic fracturing);
- немедленное освоение скважины и запуск ее в эксплуатацию.- immediate development of the well and its commissioning.
Такой сценарий строительства и освоения скважины позволяет добиться максимальной продуктивности скважины, минимизировать негативное влияние растворов на ФЕС (Фильтрационно-емкостные свойства) пласта и сократить сроки освоения. Именно этот сценарий, обуславливает необходимость проведения ГРП через лифт эксплуатационных НКТ и эксплуатационную фонтанную арматуру.This scenario for the construction and development of a well makes it possible to achieve maximum well productivity, minimize the negative impact of solutions on the reservoir properties (filtration and capacitance properties) and reduce development time. It is this scenario that necessitates hydraulic fracturing through the production tubing lift and the production Christmas tree.
Обычно, максимальное давление фонтанных арматур указывается в их маркировке и составляет 21,35,70 и реже 105 МПа. При этом все типы эксплуатационных фонтанных арматур не предназначены для прокачки через них абразивных смесей в большом объеме. Такие действия могут привести к повреждению внутренних поверхностей арматур, поломке их механизмов, нарушению герметичности и даже разрушению корпусов и возникновению открытых разливов и фонтанов. Особенно это актуально в зимнее время, когда жидкость ГРП и проппант, попадающие во внутреннюю полость шиберных задвижек фонтанных арматур - в силу конструктивных особенностей маслонаполненных задвижек типа ЗМС - приводят к серьезным последствиям.Typically, the maximum pressure of Christmas tree fittings is indicated in their marking and is 21, 35, 70 and less often 105 MPa. At the same time, all types of production Christmas tree fittings are not designed for pumping abrasive mixtures through them in large volumes. Such actions can lead to damage to the internal surfaces of valves, breakdown of their mechanisms, loss of tightness and even destruction of housings and the occurrence of open spills and fountains. This is especially true in winter, when hydraulic fracturing fluid and proppant entering the internal cavity of christmas tree valves - due to the design features of oil-filled valves of the ZMS type - lead to serious consequences.
Таким образом, исходя из технических характеристик эксплуатационных фонтанных арматур, проведение ГРП через них без использования протектора не допускается.Thus, based on the technical characteristics of operational Xmas trees, hydraulic fracturing through them without using a protector is not allowed.
Принцип действия устройства ПФА сводится к установке защитной втулки - штока (мандрели) с насадкой и манжетами, внутрь фонтанной арматуры, подвесного устройства (трубодержателя) и подвесного патрубка лифта насосно-компрессорных труб, и последующем присоединении нагнетательных линий для производства ГРП к головке разводной в верхней части протектора, таким образом, чтобы смесь гидроразрыва проходила в лифт насосно-компрессорных труб через фонтанную арматуру, сквозь шток, не воздействуя никаким образом на фонтанную арматуру. Воздействие давления на элементы арматуры исключается размещением на конце штока герметизирующей насадки с уплотнительными элементами (манжетами), герметизирующей сопряжение шток - подвесной патрубок.The principle of operation of the PFA device comes down to installing a protective sleeve - a rod (mandrel) with a nozzle and cuffs, inside the Xmas tree, a suspension device (pipe holder) and a suspension pipe of the tubing lift, and the subsequent connection of the injection lines for the production of hydraulic fracturing to the adjustable head at the top parts of the protector, so that the fracturing mixture passes into the tubing lift through the Christmas tree, through the rod, without affecting the Christmas tree in any way. The impact of pressure on the valve elements is eliminated by placing at the end of the rod a sealing nozzle with sealing elements (cuffs) that seal the connection between the rod and the hanging pipe.
Заявляемое устройство имеет технические характеристики, отраженные в Таблице 1.The claimed device has the technical characteristics shown in Table 1.
Таблица 1Table 1
- линии высокого давления (центрального ствола);
- линии затрубного пространстваMaximum operating pressure, MPa (PSI):
- high pressure lines (central trunk);
- annulus lines
70 (10000)105 (15000)
70 (10000)
- линии затрубного пространства
- линии высокого давления (центрального ствола):
Насосно-компрессорная труба с наружный диаметр 60,33 мм.
Насосно-компрессорная труба с наружный диаметр 73,00 мм.
Насосно-компрессорная труба с наружный диаметр 88,90 мм.
Насосно-компрессорная труба с наружный диаметр 114,30 мм.
Насосно-компрессорная труба с наружный диаметр 139,70 ммBore diameter, mm (in.):
- annulus lines
- high pressure lines (central trunk):
Tubing pipe with outer diameter 60.33 mm.
Tubing pipe with outer diameter 73.00 mm.
Tubing pipe with outer diameter 88.90 mm.
Tubing pipe with outer diameter 114.30 mm.
Tubing pipe with outer diameter 139.70 mm
57,15 (2,25) - 69,85 (2,75)
25,40 (1,00)
36,53 (1.44)
44,45 (1,73)
57,15 (2,25)
69,85 (2.75)25.4 (1)
57.15 (2.25) - 69.85 (2.75)
25.40 (1.00)
36.53 (1.44)
44.45 (1.73)
57.15 (2.25)
69.85 (2.75)
73,00 / 5,50 / 62,00 73.00 / 7.00 / 59.00
73.00 / 5.50 / 62.00
88,9 / 6,45 / 75,90 - 77.9088.9 / 7.34 / 74.22 - 76.30
88.9 / 6.45 / 75.90 - 77.90
114.3 /7.37 / 99.56 -102,70114.3 / 8.56 / 97.10 - 99.55
114.3 /7.37 / 99.56 -102.70
139,70 / 6,20 / 127,3139.70 / 10.55 / 118.6
139.70 / 6.20 / 127.3
гидростанцииHydraulic from autonomous
hydroelectric power stations
- к линии высокого давления;
- к линии затрубного пространства;
- к переходному фланцу на фонтанную арматуруConnecting thread:
- to the high pressure line;
- to the annulus line;
- to the adapter flange for the Christmas tree fittings
41/8''-3-ACME
Фланец 100х105 ГОСТ 289195 3/8 '' - 3.5-ACME
4 1/8 ''- 3 -ACME
Flange 100x105 GOST 28919
НКТ 60
НКТ 73
НКТ 89
НКТ 114
НКТ 140Injection speed**, m 3 /min, no more:
Tubing 60
NKT 73
NKT 89
NKT 114
Tubing 140
2,2 - 4,0
6,0
10,0
14,81.9
2.2 - 4.0
6.0
10.0
14.8
* При вводе и выводе штока с удлинителями и насадкой.* When inserting and removing the rod with extensions and a nozzle.
** Состав рабочей жидкости, концентрация и масса проппанта закачиваемого за одну технологическую операцию определяется заказчиком исходя из требуемого результата и согласовывается с предприятием, эксплуатирующим протектор с целью возможности и безопасного выполнения работ на основе практического опыта и данных, полученных практическим путём.** The composition of the working fluid, the concentration and mass of the proppant injected in one technological operation is determined by the customer based on the required result and is agreed upon with the enterprise operating the protector in order to be able and safely perform the work based on practical experience and data obtained in a practical way.
Итак, разработано устройство для защиты устьевого оборудования от повреждений в процессе работ по интенсификации добычи, возникших вследствие:So, a device has been developed to protect wellhead equipment from damage during production intensification work resulting from:
- Высокого давления обработки при проппантном ГРП и кислотном ГРП /СКО (до 15000 psi). - High pressure treatment during proppant fracturing and acid fracturing / SKO (up to 15,000 psi).
- Эрозии, вызванной вследствие закачки больших объемов проппанта с жидкостью, а также при отработке скважины и выносе внутрискважинного флюида. - Erosion caused by the injection of large volumes of proppant with liquid, as well as during well development and removal of downhole fluid.
- При многостадийных ГРП и кислотного ГРП / СКО с большим количеством стадий и расходами жидкости. - For multi-stage hydraulic fracturing and acid fracturing/compression treatment with a large number of stages and fluid flow rates.
- При многостадийных ГРП с большим количеством проппанта и/ или песка на стадию (большеобъемные ГРП - до 450 тонн на стадию). - For multi-stage hydraulic fracturing with a large amount of proppant and/or sand per stage (high-volume hydraulic fracturing - up to 450 tons per stage).
- Повреждения, вызванные вследствие попадания в шиберные задвижки фонтанной арматуры коррозионной жидкости (кислотных составов при КГРП / СКО: кислотные составы, коррозионные недостатки жидкостей глушения, вода в зимнее время, проппантно-песчано-водяная смесь). - Damage caused by the ingress of corrosive fluid into the gate valves of the Christmas tree valves (acid compositions during acid fracturing/mass treatment: acid compositions, corrosive defects of well killing fluids, water in winter, proppant-sand-water mixture).
Особенности заявляемого устройства:Features of the proposed device:
Возможность монтажа и демонтажа на скважине под давлением до 70 МПа без глушения скважины. Possibility of installation and dismantling in a well under pressure up to 70 MPa without killing the well.
Гидроцилиндры используются для ввода и вывода штока (в т.ч. под давлением в скважине), насадки в/из скважины, а не для активации манжет. Hydraulic cylinders are used to insert and remove the rod (including under pressure in the well), the nozzle into/out of the well, and not to activate the cuffs.
Фланцевое исполнение соединений протектора повышает его герметичность и надежность при выполнении работ на газовых и газоконденсатных скважинах. The flanged design of the protector connections increases its tightness and reliability when performing work on gas and gas-condensate wells.
Самогерметизирующийся под давлением способ активации манжет. Self-sealing pressure cuff activation method.
Нет необходимости подготовки скважины путем глушения, спуска специального оборудования (пакер с шаром). There is no need to prepare the well by killing it or lowering special equipment (packer with ball).
Нет необходимости использования обратного клапана в низу насадки. There is no need to use a check valve at the bottom of the nozzle.
Широкий диапазон глубины установки герметизирующей насадки. Минимальное время изменения глубины установки насадки с манжетами путем применения разных удлинителей. Wide range of installation depth of the sealing nozzle. Minimum time for changing the depth of installation of the nozzle with cuffs by using different extensions.
Минимальное время монтажа-демонтажа со сменой насадки, штока и удлинителей (до 90 мин). Minimum installation and dismantling time with changing the nozzle, rod and extensions (up to 90 minutes).
Наличие внутренних извлекаемых защитных втулок в шиберной задвижке и разводной головке для увеличения износостойкости. The presence of internal removable protective sleeves in the gate valve and adjustable head to increase wear resistance.
Фланцевое соединение всех элементов протектора более надежно по сравнению с быстроразъёмными гаечными соединениями, которые не могут быть завинчены при монтаже с контролем момента свинчивания специальным инструментом (могут быть излишне перетянуты-результат разрушение, недотянуты-результат ослабление или разрушение резинового уплотнительного кольца) и в процессе закачки ГРП подвержены сильным вибрационным нагрузкам. The flange connection of all tread elements is more reliable compared to quick-release nut connections, which cannot be screwed during installation with control of the screwing torque with a special tool (they can be overtightened - the result is destruction, undertightened - the result is weakening or destruction of the rubber sealing ring) and during the injection process Hydraulic fracturing units are subject to strong vibration loads.
При установке протектора на скважину и дальнейшему введению полого штока в полость фонтанной арматуры, происходит деактивация задвижек фонтанной арматуры. Протектор должен соответствовать требованиям ГОСТ 51365-2009 в области раздела 4.8 «Требования к конструкции запорной арматуры» подпункта 4.8.4 «Присоединительные размеры фланцев задвижек и кранов - по ГОСТ 28919-91».When installing the protector on the well and further introducing the hollow rod into the cavity of the Christmas tree, the Christmas tree valves are deactivated. The protector must comply with the requirements of GOST 51365-2009 in the area of section 4.8 “Requirements for the design of shut-off valves”, subclause 4.8.4 “Connecting dimensions of flanges of valves and taps - in accordance with GOST 28919-91”.
Таким образом, за счет исключения ненадежных быстроразъемных соединений из устройства и замены на фланцевые соединения и включения уравнительного узла в конструкцию исключается наличие дифференциального давления на уплотняющих манжетах при вводе и выводе штока в/из скважины, тем самым повышается надежность заявляемого устройства.Thus, by eliminating unreliable quick-release connections from the device and replacing them with flange connections and including an equalizing unit in the design, the presence of differential pressure on the sealing collars when inserting and removing the rod into/out of the well is eliminated, thereby increasing the reliability of the inventive device.
Описание изобретения позволяет осуществить создание протектора фонтанной арматуры, позволяющего защищать устьевое оборудование от повреждений в процессе технологических операций на нефтяных, газовых, газоконденсатных, водозаборных и водонагнетательных скважинах с одинаковой эффективностью для всего основного спектра насосно-компрессорных труб в нефтегазовой промышленности (типоразмеры от 60,33 до 139,4 мм, с различной толщиной стенки трубы), и безаварийно проводить работы по гидроразрыву пласта, кислотной обработке и другим технологическим операциям, включая отработку жидкостей из скважины.The description of the invention makes it possible to create a Christmas tree protector that allows protecting wellhead equipment from damage during technological operations in oil, gas, gas condensate, water intake and water injection wells with equal efficiency for the entire main range of tubing in the oil and gas industry (standard sizes from 60.33 up to 139.4 mm, with different pipe wall thicknesses), and carry out accident-free work on hydraulic fracturing, acid treatment and other technological operations, including the recovery of fluids from the well.
При осуществлении изобретения достигается повышение надежности работы протектора фонтанной арматуры, его универсальности для различных типоразмеров применяемых фонтанных арматур и НКТ за счет сменяемых мандрелей (штоков) различных размеров и длин, повышенной степени и эффективности изоляции внутренних полостей устьевой фонтанной арматуры, в том числе, за счет внедрения внутренних втулок в полостях задвижек и разводной арматуры высокого давления для повышения износостойкости элементов протектора фонтанной арматуры.When implementing the invention, an increase in the reliability of the christmas tree protector is achieved, its versatility for various standard sizes of the used christmas trees and tubing due to replaceable mandrels (rods) of various sizes and lengths, an increased degree and efficiency of insulation of the internal cavities of the wellhead christmas tree, including due to introduction of internal bushings in the cavities of valves and high-pressure valves to increase the wear resistance of the christmas tree tread elements.
Поиск по общедоступным источникам информации показал, что из уровня техники не известна и явным образом не следует вся совокупность признаков предложенного изобретения, в связи с чем изобретение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».A search through publicly available sources of information showed that the entire set of features of the proposed invention is not known from the prior art and does not clearly follow, and therefore the invention meets the conditions of patentability “novelty” and “inventive step”.
Заявленное изобретение состоит из стандартных для этой области техники элементов и материалов, то есть может быть использовано в промышленности, ввиду чего изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».The claimed invention consists of elements and materials standard for this field of technology, that is, it can be used in industry, which is why the invention meets the patentability condition of “industrial applicability”.
Следует понимать, что после рассмотрения специалистом приведенного описания с примером осуществления предлагаемого изобретения, для него станут очевидными другие изменения, модификации и варианты реализации изобретения. Таким образом, все подобные изменения, модификации и варианты реализации, а также другие области применения, не имеющие расхождений с сущностью настоящего изобретения, следует считать защищенными настоящим изобретением в объеме прилагаемой формулы.It should be understood that after review by a specialist of the given description with an example of implementation of the proposed invention, other changes, modifications and embodiments of the invention will become obvious to him. Thus, all such changes, modifications and variations, as well as other applications that do not deviate from the spirit of the present invention, should be considered protected by the present invention within the scope of the appended claims.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2823364C1 true RU2823364C1 (en) | 2024-07-22 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2507991Y (en) * | 2001-10-17 | 2002-08-28 | 克拉玛依采油工程技术咨询公司 | Oil (gas) production wellhead protector |
RU54396U1 (en) * | 2006-01-10 | 2006-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | DEVICE FOR HYDRAULIC TURNING A GAS WELL |
RU54622U1 (en) * | 2006-02-13 | 2006-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | DEVICE FOR PROTECTING THE FOUNTAIN FITTING UNDER HYDRAULIC GROUND RIP IN A GAS WELL |
RU173022U1 (en) * | 2017-05-24 | 2017-08-07 | Общество с ограниченной ответственностью "НЕККО" | PROTECTOR OF Fountain Armature |
CN210460566U (en) * | 2019-09-18 | 2020-05-05 | 上海赢春能源科技有限公司 | High-pressure hydraulic control wellhead protector |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2507991Y (en) * | 2001-10-17 | 2002-08-28 | 克拉玛依采油工程技术咨询公司 | Oil (gas) production wellhead protector |
RU54396U1 (en) * | 2006-01-10 | 2006-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | DEVICE FOR HYDRAULIC TURNING A GAS WELL |
RU54622U1 (en) * | 2006-02-13 | 2006-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | DEVICE FOR PROTECTING THE FOUNTAIN FITTING UNDER HYDRAULIC GROUND RIP IN A GAS WELL |
RU173022U1 (en) * | 2017-05-24 | 2017-08-07 | Общество с ограниченной ответственностью "НЕККО" | PROTECTOR OF Fountain Armature |
CN210460566U (en) * | 2019-09-18 | 2020-05-05 | 上海赢春能源科技有限公司 | High-pressure hydraulic control wellhead protector |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ИБРАГИМОВ И.Т. и др. Применение протекторов фонтанных арматур при выполнении гидравлического разрыва пласта, Молодой ученый, 2021, N6(348), с.122-126. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6817423B2 (en) | Wall stimulation tool and method of using same | |
US4867243A (en) | Wellhead isolation tool and setting and method of using same | |
US10081999B2 (en) | Downhole occluder, pressurized sucker rod and operation technique to repair oil pipes | |
US9441441B1 (en) | Wellsite connector apparatus and method | |
US7210525B2 (en) | Apparatus for controlling a tool having a mandrel that must be stroked into or out of a well | |
CN108019178B (en) | Construction method for plugging production pipe column under pressure in pipe | |
US9074444B2 (en) | Frac adapter for wellhead | |
US20180223621A1 (en) | Wellhead isolation tool and methods | |
AU2002357161B2 (en) | System and method for lessening impact on Christmans trees during downhole operations involving Christmas trees | |
CA1232536A (en) | Well casing packer | |
CN2753869Y (en) | Snubbing replaceable high-pressure natural gas recovery wellhead sluice valve device | |
RU2823364C1 (en) | X-mas tree protector | |
EP4271910A1 (en) | Adjustable seal for sealing a fluid flow at a wellhead | |
CN113494259B (en) | Coiled tubing suspension device, coiled tubing wellhead mandrel type suspension structure and method | |
CN106593340B (en) | High-pressure shallow totally-enclosed drilling plug device and using method thereof | |
CN114109291B (en) | Low-profile anti-top anti-torsion pressurizing clamping device and method | |
RU2631517C1 (en) | Method for mechanised pump operation of wells and device for its implementation | |
CN204511360U (en) | Dual-grip efficient energy-saving casing head | |
RU52919U1 (en) | DEVICE FOR HYDRAULIC TURNING A GAS WELL | |
RU2614998C1 (en) | Method of deep gas well equipment with tubing string composition | |
US12091927B2 (en) | Wellhead impression tool for evaluating condition of wellhead spools | |
US11525314B2 (en) | Polished rod elevators, and related methods of use | |
US11486218B1 (en) | Split riser lubricator to reduce lifting heights during tool installation and retrieval | |
US12055025B2 (en) | Continuous pumping operations using decoupled pump maintenance | |
CN210440006U (en) | Oil-submersible electric pump well underground safety valve opening device |