Основная функция манифольда бурового раствора высокого давления — соединять выход бурового насоса с входом swivel. Он может удовлетворять различные потребности буровых работ, такие как работа одного насоса, работа двух насосов, сброс давления и заполнение буровым раствором. Весь манифольд состоит из high-pressure hoses, группы клапанов, БРС Hammer Union, standpipe, шарнирного колена, rotary hose, pressure gauge и других компонентов. Его подача и pressure rating должны соответствовать буровому насосу.
В комплекте всего имеется семь mud gate valves 4 in, три vibration-resistant pressure gauges, две или три high-pressure hoses, включая rotary hose, а также комплектуются стальные трубы 4 in, high-pressure Hammer Union или фланцы. Основное оборудование описано ниже.
Схематическое изображение манифольда бурового раствора высокого давления
1. Узел задвижек
В настоящее время в Китае выпускаются два типа узлов шиберных задвижек: 4" GX-Z43X-200 и 4" GX-Z43X-350. Основная конструкция этих двух типов в целом одинакова; различие состоит в pressure rating. Один рассчитан на 200 kg/cm2, другой — на 350 kg/cm2. В основном они могут удовлетворять потребности различных drilling rigs.
Узел задвижек
Y-образная труба и T-образная труба узла задвижек отливаются из литой стали, а затем соединяются БРС Hammer Union. Используемый здесь клапан отличается от обычного wedge gate valve. Это assembled rising-stem шиберная задвижка с rubber seal gate valve.
Шиберная задвижка
Герметизация образуется за счет деформации резинового седла клапана при опускании шибера и обладает свойством self-sealing. Такое резиновое седло сравнительно долговечно, особенно при транспортировке среды, содержащей частицы песка; срок службы сравнительно длинный, closing torque также меньше, а замена седла относительно проста. Концевые соединения клапана могут выполняться как high-pressure union, threaded connection или flanged connection.
Для удобства соединения в настоящее время на скважинных площадках различные трубопроводные линии соединяются high-pressure union, то есть БРС Hammer Union. Преимущество состоит в том, что два конца соединения high-pressure union могут не находиться на одной осевой линии. Поскольку применяется сферическое сопряжение, два конца могут располагаться в любом положении в пространстве; разумеется, угол не должен быть слишком большим и обычно находится в пределах 8°.
БРС Hammer Union
2. High-Pressure Hose
Поскольку буровой раствор высокого давления необходимо подавать к забою, на поверхности он входит в drill pipe через swivel. Во время бурения swivel перемещается вверх и вниз. Чтобы приспособиться к этому движению, требуется участок гибкого hose для соединения standpipe со swivel; этот hose обычно называют rotary hose. Кроме того, чтобы ускорить монтаж mud pump и surface pipeline, hose также применяют на high-pressure outlet mud pump и на соединении с mud manifold.
High-pressure hoses, применяемые на нефтепромыслах, делятся на два типа. Один тип изготавливается путем намотки грубой стальной проволоки на fabric-reinforced rubber hose с последующей вулканизацией наружного слоя fabric rubber. Другой тип изготавливается из тонкой стальной проволоки, сплетенной или намотанной в несколько слоев, а затем вулканизированной вместе с резиной. Первый тип из-за худшей гибкости не может выдерживать очень высокое давление и постепенно имеет тенденцию к выводу из применения.
Соединение hose со стальной трубой осуществляется через hose fitting. Hose fittings бывают двух типов: один — vulcanized fitting, непосредственно вулканизированный вместе с hose и поставляемый заводом вместе с hose фиксированной длины; другой — mechanical connection, включая ferrule type, slip type, rolling type и другие виды. На нефтепромыслах rotary hose чаще использует slip type. Его структура такова: core tube вставляется в hose, снаружи hose надеваются slips, снаружи slips находится housing fitting; housing и core tube стягиваются болтами через flange, чтобы hose был прочно прижат к core tube. Такой fitting легко повреждает hose в месте соединения, но может многократно устанавливаться на площадке.
Модель rotary hose и high-pressure hose обозначается inner diameter, working pressure и length. Распространенные размеры: 2 in (51 mm), 2-1/2 in (64 mm), 3 in (76 mm), 4 in (102 mm). Working pressure включает 100 kg/cm2, 160 kg/cm2, 210 kg/cm2, 300 kg/cm2 и 350 kg/cm2. Длина может изготавливаться по требованию пользователя, но обычно длина rotary hose на drilling rig составляет около 18 m, а mud pump connection hose — около 3 m.
