Устье скважины это


Устье скважины: устройство, конструкция, монтаж, необходимое оборудование, технология и применение

Устье скважины представляет собой место пересечения поверхности земли скважиной. В этом месте на поверхность выходит эксплуатационная труба, где располагаются водозаборные устройства и насос. После завершения работ по устройству источника воды производится установка металлических труб, диаметр которых составляет 12,7; 14,6 или 16,8 см (эти параметры прописаны в ГОСТах, где представлена информация об обсадных трубах). А вот если используются другие размеры, это указывает на то, что трубы не являются буровыми. Внутрь могут быть заложены пластиковые трубы, гарантирующие экологичность добываемой воды.

Когда ставятся пластиковые трубы

Устье скважины иногда устраивается с использованием исключительно пластиковых элементов. Что верно, если глубина не превышает 50 м. Такие изделия имеют срок эксплуатации около полувека, и им не страшна коррозия, они не покрываются микроорганизмами, внутри не появляется осадок. Трубы обладают высокой стойкостью к химическим веществам и устойчивостью при осадке породы или промерзании грунта.

В качестве материала для таких труб выступает полиэтилен, а некоторые изделия имеют еще и резьбу. Трубы из ПВХ почти не встречаются и не применяются, так как выполняются на заказ и соединяются методом пайки, что повышает стоимость работ по обустройству скважины.

Устье скважины должно быть предназначено для круглогодичного использования. Поэтому обустройство этой части источника воды является одним из важных этапов при создании системы водоснабжения дома или даже поселка. Первоначально в устье следует установить оголовок, что представляет собой большую металлическую трубу. Остальные работы по обустройству этой части скважины можно осуществлять после окончания бурения или позже.

Устье скважины устраивается с использованием некоторых компонентов, а именно:

  • большой емкости;
  • стальной трубы;
  • погружного насоса;
  • автоматического оборудования;
  • соединительных элементов.

В емкости будет располагаться насосное оборудование. Эта часть скважины называется кессоном. Он будет граничить с поверхностью грунта в верхней точке. Это оголовок, он нужен для контроля над работой системы водоснабжения. Располагается узел в устье скважины.

Совет специалиста

Важно определить нужное количество таких дополнительных элементов:

  • труб;
  • вентилей;
  • фитингов.

Кессон должен быть стальным или пластиковым с хорошим слоем утеплителя и антикоррозийным покрытием. А правильная установка позволяет защитить систему водоснабжения от промерзания при понижении температуры.

Устье скважины устраивается методом снятия почвы вокруг металлической трубы. После этого кессон опускается на глубину. Сначала на устье следует установить оголовок — трубу с диаметром, которой будет больше диаметра первой обсадной трубы. Основание оголовка нужно будет зацементировать.

При бурении скважины, которая будет эксплуатироваться круглый год, следует смонтировать кессон. В емкости будет расположено насосное оборудование. Кессон - это что-то наподобие большой бочки на 2 м. Диаметр при этом составляет 1 м. Это приспособление устанавливается на оголовок, контейнер при этом должен находиться на линии промерзания почвы. Вокруг стальной трубы нужно убрать грунт, а кессон после этого должен быть опущен.

В дне кессона нужно проделать отверстие с диаметром, равным диаметру оголовка. Оба элемента соединяются методом сварки. В кессон нужно будет установить насосное оборудование, далее осуществляется подключение коммуникаций, подведение электроснабжения.

Крышка кессона должна будет перекрывать доступ к источнику. В результате вы получите смотровой колодец, обеспечивающий доступ к скважине. При выборе кессона вы можете приобрести как наземную, так и подземную камеру. На сухих почвах рекомендуется применять подземные камеры. Надземные кессоны будут актуальны в остальных случаях.

Верхнюю часть обсадной трубы нужно оформить определенным образом, чтобы внутрь не попали поверхностные воды, грязь. Нужно проследить еще и за тем, чтобы напорная линия не замерзла, ведь ее придется обслуживать путем прочистки, а время от времени будет требоваться еще и ремонт.

Оголовок в устье

На выпускной трубе должен быть оголовок с диаметром больше, чем у верхней обсадной колонны. Эта часть скважины не только предотвращает загрязнения, но и удерживать погружной насос, претерпевает давление изнутри и снаружи. Оголовки могут быть выполнены из:

Вторые предназначены для неглубоких скважин и отличаются по качеству и виду присоединительного фитинга. Стальные оголовки могут выдержать груз до 0,5 тонны, в вот пластиковые – примерно один центнер.

Оголовок устья предусматривает наличие крепежных деталей, крышки, фланца (из стали или пластика). Узел состоит еще и из карабина, а также резинового кольца. Внешняя крышка имеет не только выводы, но и наружные рым-болты, которые привариваются, и один из них - изнутри.

О давлении

Одной из операций при устройстве скважины является операция по освоению с целью того, чтобы создать условия для притока нефти. При этом постепенно уменьшается плотность глинистого раствора – его разбавляют водой, происходит снижение гидростатического давления столба жидкости. Манипуляции продолжаются до тех пор, пока не будет заменен глинистый раствор.

При снижении давления на устье скважины на нефть последняя из пласта начинает поступать через перфорации в ствол, вытесняя воду, выходя на поверхность. Для того чтобы сделать процесс безопасным и контролируемым, устье закрывается крышкой. Это требование особенно важно соблюсти при высоких пластовых давлениях. Крышку прикрепляют болтами к фланцу обсадной трубы. Через крышку в скважину пропускается эксплуатационная колонна труб, тогда как снаружи осуществляется крепление труб и задвижек. Узел называется фонтанной арматурой. А выходной штуцер в этой системе играет роль коридора, через который из скважины отбирается нефть. Если давление на устье нефтяной скважины недостаточно, для повышения абсорбции и снижения капиталовложений на установку производится сжимание компрессорами.

Особенности обвязки устья

Контролирующее оборудование устья монтируется на бурильную трубную колонну, что позволяет контролировать приток газа и жидкости. Это еще и предотвращает риск выброса из трубы ствола пластовой жидкости.

Обвязка устья скважины предусматривает привинчивание к верхней бурильной трубе устьевой головки (она может быть вертлюжного или неподвижного типа). Головка подсоединяется к стальному манифольду с помощью подвижных шарнирных угольников с использованием быстроразъемных соединений. Манифольд закрепляется посредством опор к буровой установке, что позволяет исключить вибрацию трубопровода.

Проведение герметизации

Герметизация устья скважины осуществляется после остановки бурения. Далее нужно добиться выхода муфты трубы на линию плашек ключа, при этом происходит фиксация тормоза лебедки, а насосы останавливаются. Концевую задвижку необходимо открыть и проверить, в каком положении находятся задвижки на блоке дросселирования. Их нужно открыть. Оборудование устья скважины предусматривает наворачивание шарового крана. Тормоз лебедки при этом необходимо зафиксировать. Инструмент страхуется элеватором. Превентор на этом этапе следует закрыть, как и шаровый кран. На выкидной линии должна быть закрыта задвижка. Важно следить за давлением.

Устье скважины и забой: что это такое

Скважина — это отверстие круглого сечения, которое берет своё начало с поверхности грунта, а заканчивается глубоко в недрах земли. При этом диаметр пробуренного отверстия может варьироваться от 25 мм до 3 м. Начало углубления на поверхности земли — это устье скважины, а её окончание (дно) — это забой. Стоит понимать, что забой колодца — это та точка, которая обеспечивает получение необходимых ископаемых (в нашем случае воды). При этом забой может иметь разную конструкцию:

  • Забой открытого типа;
  • Забой с перекрытием в виде хвостовика;
  • Забой, оснащенный фильтром;
  • Перфорированный забой.
Устройство оголовка скважины сезонного использования

Очень важное значение при монтаже и бурении скважины имеет обустройство устья. Благодаря правильно подобранным компонентам оборудования работа всей скважины будет продуктивной и бесперебойной. Кроме того, правильно обустроенное устье скважины выполняет такие функции:

  • Предотвращает попадание в колодец различных сторонних предметов и мелкого мусора;
  • Перекрывает доступ к источнику поверхностным водам, образующимся в ходе непогоды или выпадения атмосферных осадков;
  • Предупреждает промерзание насосного оборудования и воды в нём;
  • Обеспечивает доступ к оборудованию в случае необходимости проведения ремонтных или профилактических работ.

Что же нужно для обустройства устья скважины, разбираемся ниже.

Устройство устья скважины

Устройство устья скважины для круглогодичного использования

Обустройство устья скважины — один из важнейших этапов при создании индивидуальной системы водоснабжения частного дома, посёлка или даже города. При этом важно знать, что в первую очередь в устье необходимо вмонтировать оголовок (большая стальная труба). Остальные работы по обустройству устья скважин можно проводить как непосредственно после этапа бурения, так и гораздо позже.

Необходимые компоненты при обустройстве устья:

  • Большая ёмкость для размещения в ней всего насосного оборудования — кессон;
  • Стальная труба, которая будет граничить с поверхностью земли в верхней своей точке — оголовок;
  • Насос погружной;
  • Автоматическое оборудование, необходимое для контроля над работой всей системы водоснабжения (устанавливается в устье скважины);
  • Необходимое количество соединительных элементов (трубы, вентили, фитинги и пр.).

Важно: кессон необходимо использовать только стальной или пластиковый с достаточным слоем утеплителя и антикоррозийным покрытием. А правильная его установка позволяет надежно защитить всю систему водоснабжения от замерзания при минусовых температурах.

Этапы работ при обустройстве устья

Вокруг стальной трубы снимается грунт, и кессон опускается на нужную глубину

В первую очередь в скважину на её устье необходимо установить оголовок — стальную трубу, диаметр которой будет превышать диаметр первой обсадной трубы. При этом необходимо обязательно зацементировать основание оголовка.

Для эксплуатации источника в режиме круглый год необходимо смонтировать кессон. В этой ёмкости располагается все насосное оборудование. Кессон представляет собой по форме большую бочку высотой около 2 метров и в диаметре около 1 метра. Такое приспособление необходимо устанавливать на оголовок, опуская контейнер на глубину промерзания грунта.

Сначала вокруг стальной трубы снимается грунт, и кессон опускается на нужную глубину. В днище кессона вырезается отверстие, диаметр которого будет равен диаметру оголовка. Оба элемента соединяются между собой методом сварки.

Установка насосного оборудования в кессон

В кессон устанавливается всё насосное оборудование, подключаются все коммуникации, и подводится электроснабжение. Крепкая крышка кессона перекрывает доступ к источнику любым посторонним лицам. В результате имеем своеобразный смотровой колодец, который обеспечивает лёгкий доступ к скважине.

Важно: при выборе кессона можно подбирать как наземную камеру, так и подземную. На сухих типах грунта лучше использовать подземные камеры. Надземные же кессоны будут актуальны во всех остальных случаях.

Понятие о конструкции скважины, ее элементы

Система крепления ствола скважины колоннами обсадных труб, обеспечивающая достижение скважиной проектной глубины, возможность ее исследования, изоляцию проницаемых горизонтов, осуществление запроектированных режимов эксплуатации и максимальное использование пластовой энергии при добыче нефти и газа.

Конструкция скважины характеризуется числом спущенных обсадных колонн, их размерами (наружный диаметр и длина) и местоположением интервалов цементирования пространства за колоннами.

Для обоснования конструкции скважины используют опыт бурения па соседних площадях и результаты геологоразведочных работ.

Основные элементы скважины являются: устье, забой, ствол, обсадная колонна, фильтр, цементное кольцо.

Устье - это начало скважины, образованное короткой вертикальной зацементированной трубой - направлением.

Забой - это дно ствола скважины.

Ствол - это горная выработка, внутри которой располагаются обсадные колонны и производится углубление скважины.

Фильтр - участок скважины, непосредственно соприкасающийся с продуктивным нефтяным или газовым горизонтом. Фильтром может служить необсаженный колонной участок ствола, специальное устройство с отверстиями, заполненное гравием и песком, часть эксплуатационной колонны или хвостовика с отверстиями или щелями.

Цементное кольцо - затвердевший цементный раствор, закачанный в кольцевое пространство между стволом и обсадной колонной с целью его герметизации.

Цементное кольцо предназначено для надежной изоляции друг от друга интервалов геологического разреза (в том числе и продуктивных) на весь период строительства, эксплуатации и обеспечения жесткой связи обсадных колонн со стенками скважины с целью формирования прочной и герметичной постоянной крепи.

Система обсадных колонн и цементных колец за ними составляют крепь скважины. Основные характеристики скважины, это глубина, диаметр, направление. Глубина скважин зависит от назначения и колеблется от нескольких метров до нескольких километров.

Диаметр скважины задается диаметром породоразрушающего инструмента - долота. Направление скважины может быть вертикальным, горизонтальным, иметь любой угол и искривление, также бывают скважины - восстающие, то есть направленные вверх (бурятся из подземных выработок).

Конструкция скважины предусматривает крепление стенок с помощью, так называемых обсадных труб. Обсадные трубы составляются в обсадные колонны и спускаются в скважину.

Первая обсадная колонна, спускаемая в скважину, имеет максимальный диаметр и называется - направлением, предохраняет устье скважин от размыва грунта циркулирующим буровым раствором, её длина составляет - 5 м., а диаметр - 527 мм.

Следующая колонна - кондуктор, служит для перекрытия неустойчивых верхних пород и водоносных горизонтов. При бурении скважин в условиях многолетней мерзлоты направление и кондуктор выбирают с учетом будущего растепления пород.

Для предотвращения и устранения осложнений при бурении, спускают несколько промежуточных колонн.

Последняя колонна, предназначаемая для работы в продуктивном горизонте, называется экcплуатационной. При подсчете числа колонн, спущенных в скважину, направление и кондуктор не учитываются.

Низ всех спускаемых колонн, заканчивается короткой утолщенной трубой, называемой башмаком.

При больших глубинах бурения возникает необходимость спустить колонну перекрывающую определенный интервал без выхода к устью скважины. Такая колонна называется хвостовиком или потайной колонной.

После спуска каждой колонны производится цементаж затрубного пространства.

Цементаж - это операция состоящая из закачки цементного раствора в затрубное пространство колонны и последующей выдержки для застывания этого раствора.

Цементаж производится с целью разобщения пластов земной коры и закрепления спущенной колонны труб в скважине. Для цементирования используют цементный раствор - смесь вяжущих материалов (цементов), затворенных некоторым количеством воды, часто с добавками химических реагентов.

Сооружение скважины, независимо от ее назначения (разведочная, параметрическая, эксплуатационная и т.д.), включает в себя следующие основные этапы:

  • 1. Геологическое обоснование места сооружения и составление проекта скважины, которые позволяют наилучшим образом выполнить поставленную задачу.
  • 2. Монтаж технических средств для наиболее качественного и экономичного сооружения скважины.
  • 3. Проводку ствола скважины, обеспечивающую высокую скорость углубления при минимальных затратах.
  • 4. Глубинные геофизические и технологические исследования, позволяющие подробно изучить геологический разрез, термодинамические параметры вскрытых скважиной пластов, отобрать образцы горных пород и пластовых флюидов для лабораторных исследований.
  • 5. Крепление ствола обсадными трубами и цементом, обеспечивающее длительную безаварийную эксплуатацию скважины как инженерного сооружения и ее экологическую безопасность.
  • 6. Изготовление глубинного фильтра, обеспечивающего качественную и надежную гидродинамическую связь продуктивного пласта с полостью эксплуатационной колонны и препятствующего проникновению в колонну горной породы и других загрязняющих углеводороды примесей.
  • 7. Оборудование устья скважины, включающее, при необходимости, подвеску колонны насосно-компрессорных труб, обеспечивающее качественное испытание скважины и дальнейшую длительную эксплуатацию ее как объекта добычи углеводородов.

КОНСТРУКЦИЯ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ

На колонной головке крепится арматура для фонтанных скважин. Фонтанная арматура предназначена для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режима их работы, так же для проведения различных технологических операций. Арматура включает трубную головку и фонтанную елку, состоящую из набора тройников, крестовин, переводников, запорных и регулирующих устройств.

Трубная головка предназначена для подвеса одного или двух рядов подъемных труб, их герметизации, а так же позволяет выполнять технологические операции при освоении, эксплуатации и ремонте скважин, и устанавливается непосредственно на колонной головке. Подвеска колонн НКТ осуществляется на резьбе или на муфтах.

Фонтанная елка предназначена для направления продукции скважин в выкидную линию, регулирования режима эксплуатации, установка лубрикатора, замера давления и температуры потока, а также для проведения некоторых технологических операций.

Как правило , фонтанная елка выполняется тройниковой – одно- или двухструнной, либо крестовой – двухструнной. Тройниковая арматура с двухструнной елкой рекомендуют для скважин, в продукции которых содержится механические примеси. Крестовая и тройниковая однострунны арматуры предназначены для скважин, в продукции которых нет механических примесей. В тройниковой двухструнной арматуре рабочая струна – верхняя, а в крестовой может быть любая. Запасные струны используют при смене штуцера или заказного устройства. На рисунке 2 представлены схемы фонтанной арматуры. По ГОСТ 13846-74 существуют 8 схем фонтанной арматуры.

а – тройниковая арматура; б – крестовая арматура;

1-манометр; 2-запорное устройство к манометру; 3-фланец; 4-задвижка; 5-тройник; 6-дроссель; 7-буфер; 8-крестовина, устанавливаемая на колонной головке; 9-крестовина елки; 10-колонная головка

Рисунок 2-Типовые схемы фонтанной арматуры

Согласно ГОСТ 13846-74 установлены следующие соотношения условных диаметров и давлений:

Р, МПа 35 105 7 70 21 70 21 35 21 35

Тройниковую арматуру рекомендуется использовать при низких и средних давлениях рабочей среды, а крестовую – для средних и высоких давлений. Крестовая арматура значительно ниже тройниковой, что облегчает её обслуживание. Общая высота арматуры при крестовой схема и наличии дублирующих стволовых запорных устройств меньше, чем высота тройниковой арматуры.

В следствии тяжелых условий работы арматуры её крестовины, тройника, переводника, фланца и корпусные детали запорных устройств выполняются только из стали. Применяются стали марок 45, 40ХЛ, 40ХНЛ, легированные. Для уплотняющих колец применяются стали марок 20, 30, 40 и легированные. Распространены как литые, так сварные детали арматуры.

В шифре фонтанной арматуры приняты следующие обозначения:

АФ – арматура фонтанная;

К – подвеска НКТ на резьбе переводника трубной головки (при муфтовой подвеске буква не даётся);

1-цифра указывает номер схемы по ГОСТ 13846-74;

а – двухрядная концентрическая подвеска труб;

Э – эксплуатация скважины погружными центробежными электронасосами;

В- управление задвижками дистанционное и автоматическое (при ручном управлении буква не пишется);

65 – условный диаметр по стволу и боковым отводам (если диаметры разные даются оба числа через дробь), мм;

140 – рабочее давление, кгс/см2;

ХЛ – исполнение для холодных районов;

К1 – коррозионно-стойкое исполнение для продукции с содержанием СО2 до 6%;

К2 – с содержанием Н2S и СО2 до 25%;

К2И – с применением ингибитора в скважине.

При расчете фланцевого соединения (подбор количества и диаметров шпилек) принимают усилие, действующее при эксплуатации, значение которого определяется по следующей формуле:

(1)

где - средний диаметр кольца (уплотнительного), мм;

Р – рабочее давление среды, МПа;

– эффективная ширина прокладки, т.е. суммарная ширина уплотняющего пояска у кольца, мм;

– прокладочный коэффициент, зависящий от упругих свойств материала

прокладки.

Проверочный расчет фланца на прочность производят по наиболее опасному сечению, которую представляют как консольную балку с заделкой в опасном сечении с приложенной нагрузкой по оси шпилечного соединения и равной усилию предварительной затяжки.

Рисунок 3 - Схема фланцевого соединения

Для опасного сечения АВ фланцевого соединения, схема которого представлена на рисунке , определяют величину изгибающего напряжения, возникающего при работе арматуры

(2)

где - изгибающий момент, действующий на представленную консольную

балку;

, (3)

- полярный момент сопротивления сечения АВ действию изгибающего

момента;

(4)

- усилие, приходящееся на одну шпильку

(5)

n – количество шпилек.

Предыдущая234567891011121314151617Следующая

Дата добавления: 2015-04-15; просмотров: 698; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:


Смотрите также