Усовершенствование конструкции предохранительного клапана скважинного оборудования с целью предотвращения аварийных ситуаций

Аннотация 5
Введение 6
Глава 1. Анализ существующих конструкций скважинных предохранительных клапанов (клпанов-отсекателей) 9
1.1 Назначение и принцип работы скважинных предохранительных клпанов 9
1.2 Классификация клапанов-отсекателей по типам и конструктивным особенностям. 12
1.3 Основные причины аварийных ситуаций при эксплуатации клапанов. 14
1.4. Обзор современных конструкций и их недостатки 21
1.5 Зарубежный и отечественный метод модернизации клапанов-отсекателей 28
1.5.1. Зарубежный опыт модернизации 28
1.5.2. Отечественный опыт модернизации 30
1.5.3. Сравнительный анализ подходов 33
1.6 Выводы по анализу существующих решений 34
Глава 2. Технологическая часть 36
2.1. Условия для эксплуатации клапана-отсекателя 36
2.2 Принцип работы клапана-отсекателя с гидравлической линией управления. 37
2.3 Анализ исходной конструкции по патенту RU 147964 U1 [7] 38
2.4 Предлагаемые конструктивные изменения и их обоснования 42
2.4.1 Техническое решение по модернизации тарельчатого затвора с системой выравнивания давления (эквалайзер) 42
2.4.2 Модернизация резьбовых соединений клапана-отсекателя: переход на премиальную газогерметичную резьбу TMK UP 48
2.4.3 Модернизация шевронных уплотнений поршня: переход с NBR на FKM материал 52
2.4.4 Модернизация подвижной втулки клапана 55
Включение специального профиля для аварийного открытия и для возможности проведения ГРП операций 55
2.4.5 Эксплуатация эластомерных уплотнений NBR в паре с фторопластовыми кольцами 57
2.4.6 Добавление грязесъёмника в держатель тарельчатого затвора 60
2.4.7 Установка фторопластового опорного элемента для подвижной втулки 63
2.5 Вывод по модернизации клапана-отсекателя 65
Глава 3. Расчеты для работы клапана. 69
3.1 Расчет необходимой подачи давления в гидравлическую линию управления при проведении ГРП операции. 69
3.2 Сравнительный расчет скорости выравнивания давления эквалайзера и искусственного нагнетания 70
3.3 Расчет герметичности уплотнения PTFE-FKM 74
3.4 Расчет витков резьбы на прочность 75
3.5 Расчет на влияние силы трения после замены материла в шевронных уплотнениях для поршня 78
3.6 Расчет на износ шевронных уплотнений для поршня 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 82

Весь текст будет доступен после покупки

В условиях интенсивной разработки нефтегазовых месторождений особое значение приобретает безопасность эксплуатации скважинного оборудования. Одним из ключевых элементов системы безопасности являются скважинные предохранительные клапаны (СПК), также известные как клапаны-отсекатели. Эти устройства предназначены для автоматического перекрытия потока пластового флюида при возникновении аварийных ситуаций, таких как превышение давления, разгерметизация устья или неконтролируемый выброс.
Несмотря на совершенствование конструкций СПК, статистика аварийных ситуаций свидетельствует о сохраняющихся проблемах: около 15% отказов оборудования на месторождениях связано с недостатками в работе предохранительных клапанов. Основные проблемы включают:
1. Задержки срабатывания при критических давлениях
2. Потерю герметичности после нескольких циклов активации
3. Недостаточную адаптацию к сложным условиям эксплуатации (высокие температуры, агрессивные среды)
Эти факторы обуславливают необходимость совершенствования конструкций СПК, что и определяет актуальность настоящего исследования.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Анализ существующих конструкций скважинных предохранительных клапанов (клпанов-отсекателей)

1.1 Назначение и принцип работы скважинных предохранительных клпанов
Скважинные предохранительные клапаны (СПК), также известные как клапаны-отсекатели, представляют собой критически важные элементы систем безопасности нефтегазовых скважин. Их основное предназначение заключается в автоматическом перекрытии потока пластового флюида при возникновении аварийных ситуаций, тем самым предотвращая неконтролируемые выбросы, которые могут привести к катастрофическим последствиям для окружающей среды, оборудования и персонала.
Функциональное назначение СПК
В нефтегазовой отрасли скважинные предохранительные клапаны выполняют функцию аварийного отсечения, то есть мгновенное перекрытие потока при превышении допустимых параметров работы скважины.
Типичный скважинный предохранительный клапан состоит из следующих основных узлов (см. рисунок 1) : запорный элемент (затвор,тарелка), уплотнительной поверхности, силового механизма, системы управления, корпусные детали (переводники, корпус), подвижного элемента.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ГОСТ Р 53671-2009. Оборудование нефтегазопромысловое. Общие технические условия. – М.: Стандартинформ, 2010. – 45 с.
2. ГОСТ 15180-86. Уплотнения резиновые. Методы испытаний. – М.: Издательство стандартов, 1987. – 32 с.
3. ГОСТ 5632-2014. Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. – М.: Стандартинформ, 2015. – 120 с.
4. ГОСТ 9484-81. Резьба трапецеидальная. Профиль и основные размеры. – М.: Издательство стандартов, 1982. – 18 с.
5. ГОСТ 10007-80. Пластмассы. Фторопласт-4. Технические условия. – М.: Издательство стандартов, 1981. – 12 с.
6. Семенов И.В. Конструктивные особенности скважинных предохранительных клапанов // Нефтяное хозяйство. – 2020. – № 5. – С. 78–82.
7. Леонтьев А.В. Проблемы эксплуатации скважинной арматуры в осложнённых условиях // Газовая промышленность. – 2019. – № 12. – С. 45–49.
8. Кузнецов А.В. Проблемы эрозии в нефтегазовом оборудовании. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2021. – 210 с.
9. РД 39-136-95. Руководство по монтажу устьевого оборудования. – М.: Недра, 1996. – 65 с.

Весь текст будет доступен после покупки