Исследовательский зал испытательного производственного оборудования, Институт исследований бурения и производственного оборудования, Управление нефтяной промышленности Цзянхань
С развитием технологий добычи нефти разрыв пластов стал важной технической мерой для обеспечения долгосрочной стабильности и высокого производства на нефтяных месторождениях. В последние годы технологии гидроразрыва быстро развиваются, создавая острую потребность в полном оборудовании для разрыва разрыва, способном справляться с условиями высокого давления, высокого водоизмещения, с высоким содержанием песка, крупного песка, большого объёма песка и высокой вязкости жидкости.
Для удовлетворения этих потребностей в 1973 году начались экспериментальные исследования Манифольд ГРП массой 700 кг/см². В марте 1975 года первый комплект Манифольдов был испытательно изготовлен на заводе по бурению и ремонту производственного оборудования. После прохождения теста на статическое давление 1000 кг/см² и 700 кг/см² на динамическое давление, в мае он был поставлен на полевые испытания. Он использовался последовательно в операциях по окислению и разрыву пласта на газовых шахтах Цзяньнань и нефтяном месторождении Цзянхань в семи скважинах. Максимальное давление насоса достигало 605 кг/см², а максимальное водоизмещение — 1925 л/мин.
1. Структурное описание
Объем 700 кг/см² Манифольд ГРП, показан на рисунке 1, в основном состоит из обратных клапанов, пробочных клапанов, клапанов откачива, сцеплений, тройников, крестовых клапанов и Короткие патрубки. Всего у неё 81 соединение. 41 соединение, оснащённое обратными клапанами, может подключаться к 41 тележке для гидроразрыва пласта. Два соединения, оснащённые клапанами отброса, могут подключиться к линии отброса, а ещё два соединения — к головке разрыва скважины.
Рисунок 1. 700 кг/см² Манифольд ГРП
1-2 в союзе; 2-Обратный клапан; 3-2 1/2 в союзе; 4- Пробковый кран; 5- клапан отброса; 6-3 в союзе.
Центральное расстояние между двумя основными линиями в Манифольде составляет 780 мм. Они могут быть закреплены на раме тележки CA-01 или CA-03 Jiefang для формирования Манифольдного тележки. Диаметр цилиндра главной линии составляет 54 мм, а диаметр — 46 мм. Концы веточных линий оснащены двухдюймовыми сцеплениями и могут напрямую соединяться с гидроразрывными тележками SYC-700 и YLC-500.
Обратный клапан, используемый на этом многообразии, показан на рисунке 2. Он прост в производстве и удобен в ремонте. Его клапанная система схожа с гидроразрывной машиной ACF-700: с надежной эксплуатацией, низким риском прилипания песка и относительно долгим сроком службы.
Рисунок 2. Обратный клапан
1- железа; 2- весна; 3- клапанный узл; 4-клапанное седло; 5-клапанный корпус.
Конструкция заглушного клапана показана на рисунке 3. Между пробкой и корпусом клапана расположена пара клапанных пластин. Вставка 5 регулирует зазор между клапанными пластинами, пробкой и корпусом клапана, позволяя клапану герметизироваться, при этом открываясь и закрываясь с относительно небольшим усилием. Клапанная полость должна быть заполнена смазкой высокого давления для улучшения герметизации и смазки.
Рисунок 3. Пробковый кран
1 — ручное колесо; 2- пробка; 3-клапанный корпус; 4-клапанная пластина; 5-железа.
Этот Пробковый кран легко разобрать и собрать, он быстро открывается и закрывается: поверните на 90 градусов, чтобы открыть, и на 90 градусов в обратном направлении для закрытия. По сравнению с аналогичными сужающимися клапанами и шаровыми клапанами, он требует меньшего рабочего крутящего момента и очень подходит как основной клапан Манифольд ГРП.
Клапан отброса, показан на рисунке 4, имеет простую конструкцию, надёжную работу и простоту изготовления. Он открывается и закрывается с минимальными усилиями под высоким давлением и особенно подходит как клапан сброса давления.
Рисунок 4. Клапан откачива
1- железа; 2-клапанный корпус; 3-клапанный элемент; 4-клапанное седло; 5- крышка давления; 6-клапанный стержень.
2. Результаты тестов
1. Тест на статическое давление
Обратные клапаны, пробочные клапаны, клапаны сброса и подвижные колена в Манифольде были протестированы отдельно как отдельные детали. Испытательное давление уплотнения составляло 800 кг/см², а давление прочности — 1000 кг/см². После того как отдельные детали проходили испытания, Манифольд собирался согласно рисунку 1 и тестировался как полный сборка с давлением 1000 кг/см². В течение 10 минут не было ни просачивания, ни утечки, ни падения давления.
2. Испытание динамического давления
Пять гидроразрывных тележек SYC-700 были подключены к соединениям обратных клапанов Манифольда. Одно соединение главной линии было подключено, другое оснащён соплом, а остальные соединения были подключены. Был проведён динамический тест давления 700 кг/см², и в течение 30 минут не было обнаружено просачивания или утечки.
3. Полевые испытания
Этот Манифольд сначала использовался для закисления в одной скважине на газовой шахте Цзяннань, а затем для разрыва пласта в шести скважинах на нефтяном месторождении Цзянхань. Рабочие параметры приведены ниже.
Рабочие параметры для окисления и разрыва разрыва с Манифольд ГРП 700 кг/см²
| Нет. | Дата эксплуатации | Ну нет. | Максимальное давление насоса | Максимальное рабочее объём | Коэффициент песка | Общая жидкость | Общее количество добавленного песка | Замечания |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Май | Цзянь 29 | Кислота, протекания нет, Пробковый кран не установлены | |||||
| 2 | Июнь | Ванси 7-4 | 580 | 80 | 3.1 | Разрыв разрыва, протечки нет, Пробковый кран не установлен | ||
| 3 | 21 июня | Ванси 12-7 | 580 | 1500 | 10.5 | 80 | 4.65 | 1. Установка пробочных клапанов 2. Количество соединений тележек увеличилось с 12 до 16 голов 3. Три утечки резьбы трубы |
| 4 | 8 июля | Ванси 9-6 | 650 | 1600 | 11 | 80 | 4.2 | |
| 5 | 9 июля | Ванси 7-5 | 640 | 1640 | 12 | 80 | 5.6 | |
| 6 | 17 июля | Ван 51 | 350 | 1925 | 16.7 | 80 | 8.64 | |
| 7 | 25 июля | Ванси 10-7 | 530 | 10 | 80 | 5.3 | ||
| Примечание: после увеличения количества соединений с 12 до 16 линия была разобрана и собрана заново, что повредило резьбу труб. В результате появились три точки утечки резьбы в трубке. | ||||||||
Основные компоненты Манифольд ГРП состоят из трёх типов клапанов. После разрыва четырёх скважин резина с обратным клапаном была осмотрена и осталась в хорошем состоянии. Поскольку на линии сброса грузовика для разрыва пласта не было клапана сброса давления, тест не показал, может ли Обратный клапан герметизировать после остановки гидроразрыва во время работы. Однако анализ показал, что при отсутствии повреждений резины обратного клапана открытие сброса на выходной линии гидроразрыва после остановки в середине эксплуатации создаёт перепаде давления по Обратный клапан, что позволит герметизировать.
Пробковый кран также был испытан в четырёх скважинах. Первые два клапана с пробками имели недостаточное качество производства, потому что порты пробки, клапанных пластин и корпуса клапана были неточно выровнены. Поэтому они сильно размывались песком, но всё равно могли герметизироваться. В сентябре были испытательно изготовлены ещё четыре клапана с пробками, и каждый из них прошёл сборку и испытания под давлением с первой попытки. Они были подготовлены к установке на втором Манифольде для полевых испытаний. После семи испытаний на подкислении и разрыве скважины клапан надёжно герметизировался и гибко открывался и закрывался с минимальными усилиями.
3. Общие комментарии
1. Этот Манифольд ГРП в целом может удовлетворять текущие требования к процессу окисления и разрыва разрыва и использоваться для операций по окислению и разрыву разрыва при мощности 700 кг/см². Рекомендуется производство малыми партиями и расширенное тестирование.
2. На основе предыдущих результатов производства и испытаний рекомендуются следующие улучшения конструкции.
Во-первых, оригинальные соединения трубы и резьбы диаметром 2 1/2 дюйма, использовавшиеся для основной линии, тройников и крестов, требуют высоких требований к обработке. Их надёжность герметизации при 700 кг/см², особенно после подкисления, недостаточна. Кроме того, крепление тройников и крестов сложно регулировать и устанавливать. Их следует заменить на трапециевидные резьбовые соединения T58 x 5-3 и T70 x 4-3 с уплотнением O-образного кольца. Положения крепления ти и кроссов можно регулировать, добавляя или снимая прокладки. Соединение фланеца между вилкой и клапаном также следует заменить на трапециевидное резьбовое соединение T58 x 5-3.
Во-вторых, линия соединения от выхода Манифольда к головке скважины изначально использовалась через 3-дюймовую бурильную трубу. Самая длинная труба составляла 4 м и весила более 100 кг, что затрудняло установку. Подвижный локоть тоже был тяжёлым — более 60 кг, и его было трудно устанавливать. Соединительную трубу следует заменить на 2-дюймовую бурильную трубу длиной 3 м, 2 м и 1 м, а подвижный кокоть должен быть соответствующим образом модифицирован для уменьшения веса и повышения удобства установки.
В-третьих, чтобы соответствовать новым требованиям к процессу, количество пробочных клапанов должно быть увеличено с двух до пяти, а также добавлены два игольчатых клапана для удовлетворения требований по шаровому падению и дистанционному измерению. Модифицированная конструкция показана на рисунке 5.
Рисунок 5. План улучшения для Манифольд ГРП 700 кг/см². Левая сторона, не показаная, совпадает с рисунком 1.
1- Обратный клапан; 2- Пробковый кран; 3- клапан отброса; 4 — игольчатый клапан.
