Когда буровое долото вскрывает продуктивный горизонт в скважину под давлением устремляются пластовые флюиды и газ. Нефть и природный газ, преодолевая давление бурового раствора с большой скоростью начинают подниматься к устью скважины и вырываются на поверхность. Вместе с раствором вылетает и бурильный инструмент. Начинается открытое фонтанирование скважины.
На заре нефтяного бурения открытое фонтанирование происходило почти повсеместно. Такие аварии приводили к уничтожению бурового оборудования, большим потерям нефти, загрязнению окружающей местности, гибели буровиков. Усугублялись неконтролируемые выбросы углеводородов довольно частыми пожарами.
Со временем для предотвращения открытых фонтанов были разработаны системы аварийной герметизации скважин. И совершенствовались методы оперативного контроля параметров бурового раствора.
Сегодня любая установка глубокого бурения обязательно оборудуется противовыбросовой системой. Основными механизмами противовыбросового оборудования являются превенторы.
Первый срезной плашечный превентор был сконструирован в 1922 году техасским бурильщиком Джеймсом Аберкромби (James Abercrombie) и механиком Гарри Камероном (Harry Cameron).
Конструкция превентора подобна обыкновенной клиновой задвижке.
Шпиндель с ходовой гайкой образуют резьбовую пару. Вращаемый штурвалом шпиндель, двигаясь по резьбе перемещает шток с клиновым затвором до установки затвора в седла. Так задвижка закрывается.
Также работает и превентор. Только вместо одного затвора проходной канал перекрывается двумя плашками. Перемещаются плашки винтовым механизмом вручную или электродвигателем. Из-за быстродействия и высокой удельной мощности наиболее эффективными являются гидроприводы.
После установки и крепления обсадной колонны кондуктора в муфту верхней трубы кондуктора вкручивают монтажный патрубок. Затем на него накручивают колонную головку. На фланец колонной головки устанавливают устьевую крестовину. И уже на фланец крестовины монтируют превенторы.
Комплект противовыбросового оборудования конструктивно выполняют в виде блоков, удобных для монтажа, эксплуатации и транспортировки.
Обычно превенторный узел выстраивают по следующей схеме. Первым ставится превентор со срезающими плашками. На него устанавливают плашечный превентор с глухими или трубными плашками. Выше идет превентор универсальный. И на него может монтироваться превентор вращающийся.
Выбор компоновки противовыбросового оборудования зависит от конкретных горно-геологических условий месторождения и производится ещё на стадии проектирования скважины.
Типовая схема противовыбросового оборудования (ПВО) также была подробно описана в статье «Бурение скважины. Часть первая.»:
В большинстве случаев противовыбросовое оборудование оснащается гидравлическими приводами. Для дистанционного управления дросселями, задвижками, превенторами оборудуется станция, состоящая из двух пультов. Основной пульт устанавливают на местности и выносят на расстояние не менее 10 метров от устья скважины. Дублирующий пульт монтируют в кабине бурильщика.
Превентор универсальный гидравлический (ПУГ) является дополнительным средством герметизации скважины. Как правило он рассчитан на половину давления выдерживаемого плашечным превентором.
Резиновые уплотнители универсальных превенторов могут перекрывать затрубные пространства скважин с разными диаметрами (в определенном диапазоне) бурильного инструмента.
Глухие плашки, как и срезные представляют собой два полудиска, которые плотно перекрывают ствол скважины при отсутствии в нем труб. Если в скважине находится бурильная колонна, срезные плашки перерезают ее и полностью герметизируют проход.
Плашки изготавливают из высококачественной закаленной стали. Режущие кромки срезающих плашек покрывают слоем карбида вольфрама. Конструкцией превенторов предусматривается быстрая замена плашек и их уплотнительных элементов.
Срезающие превенторы устанавливают, как правило, при бурении разведочных скважин. Также плашечные превенторы снаряжаются трубными плашками для определенного диаметр бурильных труб.
Когда плотность бурового раствора начинает снижаться и теряется контроль над пластовым давлением, сначала скважину перекрывают универсальным превентором. Буровики принимают меры по утяжелению раствора до тех пор, пока его плотность не стабилизируется. Затем ПУГ открывают и продолжают бурение. Если не удается задавить проявление, скважину закрывают плашечными превенторами.
Далее читаем следующую статью: «Подводный газопровод.»