Патент на изобретение №2388900

(54) ОБВЯЗКА УСТЬЕВОГО И НАЗЕМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ МЕТАНОУГОЛЬНЫХ СКВАЖИН ДЛЯ СБОРА НЕОЧИЩЕННОГО ГАЗА

(57) Реферат:

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к наземному оборудованию скважин для добычи метана из газоносных угольных пластов. Обвязка включает линию отвода неочищенного газа, присоединенную к первому отводу затрубного канала скважины, линию очистки и дегазации пластовой воды, присоединенную к первому отводу трубного канала скважины, и линию отвода пластовой воды на утилизацию. Линии оборудованы запорными, регулирующими и измерительными узлами. Средство очистки и дегазации пластовой воды оснащено узлом определения степени загрязнения его фильтрующего элемента. Отводы трубного и затрубного каналов скважины выполнены в устьевой трубной головке. Второй отвод затрубного канала скважины оборудован эхолот-уровнемером и узлом герметизации кабеля забойного манометра. Третий отвод затрубного канала скважины и второй отвод трубного канала скважины оборудованы узлами быстросъемного соединения. В третьем и четвертом отводах трубного канала скважины, расположенных напротив друг друга, установлены съемные приспособления для захвата и фиксации полированного штока скважинного насоса. Упрощается конструкция и расширяются функциональные возможности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобртение относится к горной промышленности, в частности к наземному оборудованию скважин для добычи метана из газоносных угольных пластов.

Известна схема сбора газа и последующего его транспорта, в соответствии с которой газ из скважины поступает по трубопроводу на газосборный пункт, в котором замеряется количество газа, поступившего от каждой скважины, и в сепараторах производится грубая очистка его от механических примесей и влаги. Далее по шлейфу через обратный клапан газ поступает в газосборный промысловый коллектор, который в зависимости от расположения скважин на промысле может быть линейным, кольцевым или лучевым. Из коллектора газ поступает в головные сооружения, на которых газ тщательно осушается и очищается от вредных, балластных и механических примесей. Здесь же в него вводят одорант. После такой подготовки газ направляется в магистральный газопровод. В этой известной схеме обвязка устьевого и наземного оборудования скважин служит для сбора неочищенного газа и включает линию отвода неочищенного газа, присоединенную к первому отводу трубного канала скважины, выкидную рабочую линию, присоединенную к первому отводу затрубного канала скважины, и второй отвод затрубного канала скважины, оборудованные запорными, регулирующими и измерительными узлами (Н.А.Скафтымов. Основы газоснабжения. Ленинград, Недра, 1975, с.33-35).

Недостатком известной обвязки устьевого и наземного оборудования скважин является отсутствие линии очистки и дегазации пластовой воды и средства очистки и дегазации пластовой воды. Известная обвязка устьевого и наземного оборудования скважин не предназначена для использования на метаноугольных скважинах.

Известно техническое решение – установка для освоения метаноугольной скважины и подготовки добываемого из нее газа, в которой, по сути, обвязка устьевого и наземного оборудования скважин позволяет извлекать из скважины неочищенный газ, очищать его и подавать по трубопроводу на газосборный пункт. Известная обвязка также содержит линию очистки и дегазации пластовой воды, линию отвода пластовой воды на утилизацию, оборудованные запорными, регулирующими и измерительными узлами, и средство очистки и дегазации пластовой воды (RU 2301322, 2007).

Недостатком известного технического решения является его непроработанность в части конструктивных особенностей оформления устьевой трубной головки и сложность выполнения самой обвязки с наземным оборудованием.

Задачей изобретения является создание устьевой обвязки скважины, адаптированной к устьевой трубной головке и удовлетворяющей условиям сбора неочищенного газа, добываемого метаноугольными скважинами.

Технический результат – упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей.

Указанная задача решается и технический результат достигается тем, что в обвязке устьевого и наземного оборудования скважин для сбора неочищенного газа, включающей линию отвода неочищенного газа, присоединенную к первому отводу затрубного канала скважины, линию очистки и дегазации пластовой воды, присоединенную к первому отводу трубного канала скважины, и линию отвода пластовой воды на утилизацию, оборудованные запорными, регулирующими и измерительными узлами, и средство очистки и дегазации пластовой воды, отводы трубного и затрубного каналов скважины выполнены в устьевой трубной головке, причем второй отвод затрубного канала скважины оборудован эхолот-уровнемером и узлом герметизации кабеля забойного манометра, а третий отвод затрубного канала скважины и второй отвод трубного канала скважины оборудованы узлами быстросъемного соединения, при этом в третьем и четвертом отводах трубного канала скважины, расположенных напротив друг друга, установлены съемные приспособления для захвата и фиксации полированного штока скважинного насоса, а средство очистки и дегазации пластовой воды оснащено узлом определения степени загрязнения его фильтрующего элемента. Способствует достижению технического результата то, что:

– узлы быстросъемного соединения третьего отвода затрубного канала скважины и второго отвода трубного канала скважины выполнены с возможностью оперативного присоединения насосного агрегата;

– узел определения степени загрязнения фильтрующего элемента средства очистки и дегазации пластовой воды выполнен в виде дифманометра.

Наличие линии ввода метанола, врезанной в линию отвода неочищенного газа, может быть полезной в определенных условиях эксплуатации метаноугольных скважин.

Предложение поясняется приведенной на графическом изображении схемой обвязки устьевого и наземного оборудования для сбора неочищенного газа метаноугольных скважин. На схеме позициями 1-а и 1-б обозначены показанные в плане сечения устьевой трубной головки, разнесенные по ее высоте.

Обвязка включает устьевую трубную головку (поз.1-а, 1-б), выполненную с боковыми отводами трубного и затрубного каналов скважины, которые расположены в два яруса по высоте. При этом три боковых отвода нижнего яруса трубной головки связаны с затрубным пространством скважины, а четыре боковых отвода верхнего яруса – с ее трубным пространством.

В устьевой трубной головке (поз.1-а) на боковых отводах затрубного канала скважины размещены запорные узлы 2-5 (Ду65, Ру21).

Линия отвода неочищенного газа оборудована запорными, регулирующими и измерительными узлами (Ду100, Ру1) и присоединена к первому отводу затрубного канала скважины через регулируемый дроссель 6 с ручным управлением и может быть составлена из труб с внутренним диаметром 100 мм, рассчитанных на рабочее давление 1 МПа.

Второй отвод затрубного канала скважины имеет запорный узел 3 и расположен под углом 90° к первому.

Третий отвод затрубного канала скважины расположен под углом 180° к первому, имеет запорный узел 2 и оборудован узлом быстросъемного соединения 7.

Эхолотом-уровнемером 8, а также узлом 9 герметизации кабеля забойного манометра оборудован второй отвод затрубного канала скважины.

Регулируемый дроссель 6 (Ду65, Ру21) служит для плавного изменения величины противодавления на устье скважины.

Инструментальный фланец 10 установлен между запорными узлами 4 и 5, а инструментальный фланец 11 – между запорным узлом 2 и быстросъемным соединением 7, которое обеспечивает возможность присоединения насосного агрегата к затрубному пространству скважины.

После регулируемого дросселя 6, по направлению отвода газа, последовательно установлены: инструментальный фланец 12, запорный узел 13, газовый расходомер 14, запорный узел 15 и трубопровод для отвода неочищенного газа.

При необходимости в линию отвода неочищенного газа (после расходомера 14) может быть врезана линия ввода метанола для подачи метанола в поток газа.

Установка расходомера 14 непосредственно в линии отвода неочищенного газа требует выполнения определенных мероприятий по его обслуживанию и защите для увеличения срока службы. Байпасная линия, в которой установлен запорный узел 16, обеспечивает возможность направления потока газа в обход расходомера 14.

Линия очистки и дегазации пластовой воды присоединена к первому отводу трубного канала скважины.

Второй отвод трубного канала скважины расположен под углом 180° к первому.

В третьем и четвертом отводах трубного канала скважины, расположенных напротив друг друга, установлены съемные приспособления 17 для захвата и фиксации полированного штока погружного скважинного штангового насоса (СШН).

Второй отвод трубного канала скважины оборудован узлом быстросъемного соединения 18.

Линия очистки и дегазации пластовой воды присоединена к первому отводу трубного канала скважины через инструментальный фланец 19 и запорный узел 20 (Ду25, Ру25).

После запорного узла 20, по направлению отвода газа, в линии дегазации и очистки пластовой воды установлена запорно-регулирующая арматура, рассчитанная на более низкое рабочее давление (Ду25, Ру1).

Дегазация и очистка пластовой воды от механических примесей осуществляются в средстве очистки и дегазации пластовой воды (сепараторе) 21. На его входном и выходном патрубках установлены запорные узлы 22 и 23, соответственно.

Удаление из сепаратора 21 газа, отделенного от пластовой воды, осуществляется с помощью газоотводчика 24. Между газоотводчиком 24 и сепаратором 21 установлен запорный узел 25, а к сливному отводу сепаратора 21 присоединены запорный узел 26 и съемный контейнер 27 для сбора отделенных от пластовой воды механических примесей.

Байпасная линия обеспечивает возможность направления потока пластовой воды на утилизацию в обход сепаратора 21. В байпасной линии установлены запорный узел 28 и вставка 29, выполненная в виде фигурного патрубка.

К запорному узлу 23 на выходном отводе сепаратора 21 последовательно присоединены: инструментальный фланец 30, запорный узел 31, водяной расходомер 32, запорный узел 33 и линия отвода пластовой воды на утилизацию (трубопровод для отвода очищенной и дегазированной пластовой воды к месту утилизации).

С целью возможности обхода потоком пластовой воды расходомера 32 выполнена байпасная линия, в которой установлен запорный узел 34.

Средство очистки и дегазации пластовой воды (сепаратора 21) оснащено узлом определения степени загрязнения его фильтрующего элемента, который установлен внутри сепаратора 21.

Узел определения степени загрязнения фильтрующего элемента средства очистки и дегазации пластовой воды выполнен в виде дифманометра (ДМ) 35. Степень загрязнения фильтрующего элемента может быть оценена по величине перепада давления, измеряемой с помощью дифманометра (ДМ) 35.

Размещенные в обвязке измерительные фланцы 10, 11, 12, 19 и 20 выполнены с карманами для установки термометров, а также снабжены манометрами (М) и кранами под манометры.

Обвязка работает следующим образом.

После завершения строительства скважины ее осваивают и переходят к процессу эксплуатации скважины с извлечением газа метана из газоносных угольных пластов. Освоение скважины и собственно процесс извлечения газа сопровождаются откачкой жидкости (воды) по трубному каналу скважины при помощи СШН. Спуск насоса в скважину и его подъем из скважины связаны с необходимостью захвата и фиксации полированного штока СШН. Эту операцию выполняют с использованием съемных приспособлений 17, которые расположены напротив друг друга в третьем и четвертом отводах трубного канала скважины.

При включении в работу СШН происходит извлечение воды по трубному каналу скважины на поверхность и направление ее в линию очистки и дегазации пластовой воды и далее в средство ее очистки и дегазации. После чего она поступает в линию отвода пластовой воды на утилизацию.

На этапе освоения метаноугольной скважины, когда содержание механических примесей в пластовой воде достигает своих максимальных значений, вместо вставки 29 может быть установлен дополнительный сепаратор 21 с газоотводчиком 24, съемным контейнером 27 и запорными узлами 23, 25 и 26. Это позволит поочередно выводить из работы параллельно обвязанные сепараторы 21 с целью их обслуживания, например замены или промывки загрязненного фильтрующего элемента.

После завершения этапа освоения метаноугольной скважины дополнительно установленное оборудование, которое указано выше, может быть демонтировано и заменено вставкой 29.

По мере откачки воды и создания депрессионной воронки увеличивается депрессия на газоносный угольный пласт и газ начинает поступать в линию отвода неочищенного газа.

Оборудование второго отвода затрубного канала скважины обвязки эхолотом-уровнемером 8, а также узлом 9 герметизации кабеля забойного манометра позволяет отслеживать динамику изменения положения уровня жидкости в скважине и оценивать забойное давление, т.е. расширить функциональные возможности.

Узел быстросъемного соединения 7, 18 в конкретном примере может быть выполнен известным образом (см., например, RU 42614,2004).

Наличие возможности ввода метанола в линию отвода неочищенного газа позволяет эксплуатировать метаноугольные скважины в условиях низких температур окружающего воздуха.

По показаниям дифманометра 35, шкала которого может быть проградуирована соответствующим образом, определяют степень загрязнения фильтрующего элемента средства очистки и дегазации пластовой воды и принимают решение о его замене или необходимости чистки.

Реализация предложенной устьевой обвязки скважины, адаптированной к устьевой трубной головке и удовлетворяющей условиям сбора неочищенного газа, добываемого метаноугольными скважинами, позволяет добиться упрощения ее конструкции и расширения функциональных возможностей.

Формула изобретения

1. Обвязка устьевого и наземного оборудования скважин для сбора неочищенного газа, включающая линию отвода неочищенного газа, присоединенную к первому отводу затрубного канала скважины, линию очистки и дегазации пластовой воды, присоединенную к первому отводу трубного канала скважины, и линию отвода пластовой воды на утилизацию, оборудованные запорными, регулирующими и измерительными узлами, и средство очистки и дегазации пластовой воды, при этом отводы трубного и затрубного каналов скважины выполнены в устьевой трубной головке, причем второй отвод затрубного канала скважины оборудован эхолот-уровнемером и узлом герметизации кабеля забойного манометра, а третий отвод затрубного канала скважины и второй отвод трубного канала скважины оборудованы узлами быстросъемного соединения, в третьем и четвертом отводах трубного канала скважины, расположенных напротив друг друга, установлены съемные приспособления для захвата и фиксации полированного штока скважинного насоса, а средство очистки и дегазации пластовой воды оснащено узлом определения степени загрязнения его фильтрующего элемента.

2. Обвязка по п.1, отличающаяся тем, что узлы быстросъемного соединения третьего отвода затрубного канала скважины и второго отвода трубного канала скважины выполнены с возможностью оперативного присоединения насосного агрегата.

3. Обвязка по п.1, отличающаяся тем, что узел определения степени загрязнения фильтрующего элемента средства очистки и дегазации пластовой воды выполнен в виде дифманометра.

4. Обвязка по п.1, отличающаяся тем, что содержит линию ввода метанола, врезанную в линию отвода неочищенного газа.

РИСУНКИ