Плашечный превентор

Плашечный превентор — это тип противовыбросового оборудования, предназначенный для герметизации устья скважины при бурении, освоении или ремонте нефтяных и газовых скважин. Основным рабочим органом превентора являются плашки — сменные элементы, которые при смыкании перекрывают либо полностью закрывают ствол скважины, либо обжимают находящуюся в ней трубу (бурильную, обсадную или насосно-компрессорную). Плашечные превенторы относятся к классу фонтанной арматуры и являются ключевым элементом системы противовыбросового оборудования (ПВО), обеспечивающей безопасность работ на скважине.

История

Первый прототип плашечного превентора был разработан в начале XX века, когда бурение скважин стало массовым, а аварии, связанные с выбросами нефти и газа, — частыми. В 1920-х годах компания Cameron Iron Works (США) запатентовала конструкцию, в которой две металлические плашки с резиновыми уплотнителями смыкались с помощью гидравлического привода. В СССР серийное производство плашечных превенторов началось в 1950-х годах на заводе «Баррикады» (Волгоград) и других предприятиях. Современные модели, выпускаемые в России (например, ООО «ПКФ «Экс-Форма», АО «Тяжпрессмаш»), оснащаются системами дистанционного управления и соответствуют международным стандартам API 6A и 16A.

Устройство и принцип действия

Основные элементы

Плашечный превентор состоит из следующих узлов:

• Корпус — стальная литая или сварная конструкция, выдерживающая высокое давление (до 140 МПа и более). Внутри корпуса расположены камеры для плашек и проходное отверстие для прохода бурильного инструмента.
• Плашки — сменные элементы, состоящие из металлического каркаса и эластичного уплотнителя (обычно из маслостойкой резины или полиуретана). Плашки бывают трубными (для обжима трубы) и глухими (для полного перекрытия ствола).
• Привод — гидравлический, пневматический или ручной. Гидравлический привод обеспечивает быстрое смыкание плашек (за 3–5 секунд) и высокое усилие запирания.
• Уплотнительные кольца — обеспечивают герметичность между корпусом и плашками, а также между корпусом и фланцами устья скважины.
• Система управления — гидравлический блок с клапанами, манометрами и пультом дистанционного управления.

Принцип работы

При подаче рабочей жидкости (масла) в гидроцилиндры привода плашки движутся навстречу друг другу, смыкаясь вокруг трубы или перекрывая ствол. Уплотнитель плашки деформируется, создавая герметичное соединение. Для открытия превентора жидкость подаётся в обратном направлении, раздвигая плашки. В аварийных ситуациях (например, при разрыве бурильной колонны) используются глухие плашки, которые полностью перекрывают проходное сечение.

Классификация

Плашечные превенторы классифицируются по нескольким признакам:

По типу плашек

• Трубные — для герметизации кольцевого пространства между трубой и стенкой скважины. Выпускаются под разные диаметры труб (от 60 до 340 мм).
• Глухие — для полного перекрытия ствола скважины при отсутствии в ней труб.
• Комбинированные — имеют одну трубную и одну глухую плашку, что позволяет перекрывать скважину в любом случае.
• Срезные — предназначены для перерезания бурильной трубы в экстренных ситуациях (например, при падении инструмента).

По конструкции привода

• Гидравлические — наиболее распространённые, обеспечивают быстрое срабатывание и дистанционное управление.
• Пневматические — используются на плавучих буровых установках, где доступ к гидравлике ограничен.
• Ручные — применяются на малодебитных скважинах или в качестве резервного варианта.

По рабочему давлению

• Низкого давления (до 7 МПа).
• Среднего давления (до 35 МПа).
• Высокого давления (до 70 МПа и выше).

По количеству плашек

• Одноплашечные — имеют одну пару плашек (трубные или глухие).
• Двухплашечные — две пары плашек, обычно одна трубная и одна глухая.
• Трёхплашечные — три пары, включая срезные плашки.

Применение

Плашечные превенторы используются в следующих ситуациях:

• Бурение — для предотвращения флюидопроявлений (нефти, газа, воды) при вскрытии продуктивных пластов. Устанавливаются на устье скважины в составе блока превенторов.
• Капитальный ремонт скважин — при спускоподъёмных операциях, когда необходимо временно герметизировать ствол.
• Освоение скважин — для контроля давления при вызове притока.
• Ликвидация аварий — срезные плашки позволяют перерезать трубу и перекрыть скважину при падении бурильного инструмента.

Технические характеристики

Основные параметры плашечных превенторов (на примере российских моделей типа ППГ-230×35):

• Условный проход — 230 мм (диаметр проходного отверстия).
• Рабочее давление — 35 МПа (350 кгс/см²).
• Диаметр перекрываемых труб — от 60 до 140 мм.
• Время смыкания — не более 5 секунд.
• Габариты — длина 1200 мм, ширина 600 мм, высота 800 мм.
• Масса — около 1500 кг.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Надёжность — простая конструкция, минимальное количество подвижных частей.
• Быстродействие — гидравлический привод обеспечивает срабатывание за секунды.
• Универсальность — возможность замены плашек под разные диаметры труб.
• Долговечность — срок службы корпуса до 20 лет при правильной эксплуатации.

Недостатки

• Ограниченная функциональность — плашечный превентор не может герметизировать ствол при наличии в нём замковых соединений или муфт.
• Необходимость замены плашек — при изменении диаметра трубы требуется замена уплотнительных элементов.
• Чувствительность к загрязнениям — попадание песка, глины или бурового раствора в гидроцилиндры может привести к заклиниванию.

Эксплуатация и обслуживание

Плашечные превенторы подлежат обязательной сертификации в соответствии с ГОСТ Р 53679-2009 и правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности (ПБ 08-624-03). Основные требования:

• Ежесменный осмотр на предмет утечек и повреждений уплотнителей.
• Еженедельная проверка срабатывания гидравлического привода.
• Ежемесячная замена масла в гидросистеме.
• После каждого аварийного срабатывания — разборка, очистка и замена плашек (при необходимости).

Производители

В России плашечные превенторы выпускают:

• АО «Тяжпрессмаш» (Рязань) — серии ППГ, ППМ.
• ООО «ПКФ «Экс-Форма» (Волгоград) — модели с рабочим давлением до 70 МПа.
• ПАО «Научно-производственное объединение «Искра» (Пермь) — превенторы для газовых скважин.
• ООО «Завод бурового оборудования» (Стерлитамак) — продукция для горизонтального бурения.

Среди зарубежных производителей — Cameron (США), NOV (США), Hydril (США), GE Oil & Gas (Италия).

Интересные факты

• Первый плашечный превентор, установленный на скважине в Баку в 1929 году, имел ручной винтовой привод и выдерживал давление до 10 МПа.
• В 2010 году при ликвидации аварии на платформе Deepwater Horizon в Мексиканском заливе срезные плашки превентора не смогли перерезать бурильную трубу из-за её деформации, что привело к катастрофе.
• В России действует ГОСТ Р 53679-2009, который устанавливает требования к конструкции и испытаниям плашечных превенторов, гармонизированные с международным стандартом API 6A.

Источники

• ГОСТ Р 53679-2009 «Превенторы плашечные. Общие технические условия».
• Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности (ПБ 08-624-03).
• Техническая документация ООО «ПКФ «Экс-Форма» (Волгоград).
• API Specification 6A (20th Edition, 2010) — Wellhead and Christmas Tree Equipment.
• «Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин» / под ред. В. И. Крылова. — М.: Недра, 2015.