Манифольды своими руками

Обновлено: 02.07.2024

БЛОК МАНИФОЛЬДОВ ТРЕЙЛЕРНОГО ТИПА / БЛОК МАНИФОЛЬДОВ КОНТЕЙНЕРНОГО ТИПА / МАНИФОЛЬД НА САЛАЗКАХ / ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАЗРЫВ ПЛАСТА / TRAILER TYPE MANIFOLD UNIT / CONTAINER TYPE MANIFOLD UNIT / MANIFOLD SKID / HYDRAULIC FRACTURING

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Киреев Сергей Олегович, Корчагина Марина Валерьевна, Осипук Александр Юрьевич, Щербак Антон Павлович

Статья посвящена разработке технических требований к блоку манифольдов для гидроразрыва пласта рамной конструкции контейнерного и полуприцепного типа с рамой, совмещенной с манифольдом низкого давления. Проведен сравнительный анализ существующих конструкций блоков, смонтированных на опорной раме, что позволило выработать технические требования к вновь проектируемым блокам манифольдов.

REQUIREMENTS DEVELOPMENT FOR THE MANIFOLD UNIT FOR HYDROFRACTURING OF CONTAINER AND SEMITRAILER TYPES FRAME CONSTRUCTION

The article is devoted to the requirements development for the manifold unit for hydrofracturing of container and semitrailer types frame construction with a frame, combined with a low-pressure manifold. The article gives a comparative analysis of the existing designs of manifold units which are mounted on a support frame. That allows to develop requirements for a newly designed manifold units.

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К БЛОКУ МАНИФОЛЬДОВ ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА РАМНОЙ КОНСТРУКЦИИ КОНТЕЙНЕРНОГО И

ПОЛУПРИЦЕПНОГО ТИПА С. О. Киреев, М. В. Корчагина, А. Ю. Осипук, А. П. Щербак

Ключевые слова: блок манифольдов трей-лерного типа, блок манифольдов контейнерного типа, манифольд на салазках, гидравлический разрыв пласта.

Введение. Для обеспечения высокого уровня добычи нефти и газа наряду с разведкой и освоением новых месторождений особое внимание уделяется увеличению нефтеотдачи скважин и интенсификации добычи нефти [1]. Одним из основных способов повышения дебита скважины является гидравлический разрыв пласта (ГРП). Гидравлический разрыв пласта повышает производительность скважин, одновременно ускоряет отбор нефти и увеличивает нефтеотдачу [2].

Адекватное техническое обеспечение ГРП — залог успешности операции. Для выполнения стимулирующей обработки необходимо смесители, оборудование для подачи проппанта, насосные и контрольно-измерительные системы. В России компании, занимающиеся проведением операций ГРП, в основном используют технику импортного производства. Отечественное оборудование занимает лишь 3 % рынка [3], т. к. зачастую не удовлетворяет требованиям нефтедобывающих компаний.

REQUIREMENTS DEVELOPMENT FOR

THE MANIFOLD UNIT FOR HYDROFRACTURING OF CONTAINER AND SEMITRAILER TYPES FRAME CONSTRUCTION

S. O. Kireev, M. V. Korchagina, A. Y. Osipuk, A. P. Scherbak,

Don State Technical University, Rostov-on-Don,

Keywords: trailer type manifold unit, container type manifold unit, manifold skid, hydraulic fracturing

Одним из важнейших элементов оборудования для гидравлического разрыва пласта является блок манифольдов (БМ). Он соединяет смесительную установку (блендер) с насосными установками по линии низкого давления и насосные установки с устьем скважины по линии высокого давления. Блок манифольдов может быть смонтирован как на полуприцепе, так и на раме (салазках) [4].

Основная часть. В настоящее время более 60 % отечественных запасов нефти залегают в низкопроницаемых пластах [1]. Для увеличения отбора нефти из таких пластов следует проводить массированный гидравлический разрыв пласта. В настоящее время в России не производятся блоки манифольдов для такого вида ГРП. Поэтому первостепенной задачей данного исследования является разработка технических требований к блоку манифольдов для массированного гидроразрыва пласта рамной конструкции контейнерного и полуприцепного типа с рамой, совмещенной с ма-нифольдом низкого давления.

Проведем анализ существующих конструкций блоков манифольдов отечественного и зарубежного производства, смонтированных на опорной раме.

Принципиально конструкции блоков манифольдов для ГРП можно разделить на два типа:

— смонтированные в корпусе рамного типа;

— размещенные на полуприцепе.

Рассмотрим их конструкционные особенности.

Блоки манифольдов, смонтированные в корпусе рамного типа. В данном случае оборудование может быть смонтировано на раме-салазках или в раме контейнерного типа. Рама-салазки позволяет транспортировать блок манифольдов волоком, а отсутствие каркаса облегчает эксплуатацию и ремонт данного типа блоков. В свою очередь блоки, смонтированные в раме контейнерного типа, имеют преимущество при транспортировке, так как их можно транспортировать морским, железнодорожным и автомобильным транспортом с использованием стандартного грузозахватного оборудования, используемого при контейнерных перевозках.

Отечественные блоки манифольдов представлены на рынке оборудования для ГРП двумя моделями. Первая — БМ-103. 07.00.000 (рис. 1) [5].

Рис. 1. Блок манифольдов БМ-103.07.00.000

Как было указано выше, лидерами продаж оборудования для ГРП в России являются зарубежные компании. Ярким представителем этих компаний является фирма Weir SPM. Рассмотрим блок манифольдов производства этой компании, смонтированный на раме-салазках.

Конструкция компании Weir SPM (рис. 3) обладает компактным корпусом, поэтому ее можно транспортировать как на платформе грузовика, так и волоком [7].

Рис. 3. Блок манифольдов производства Weir SPM

В данной конструкции манифольд высокого давления установлен над трубами низкого давления, что значительно облегчает техническое обслуживание манифольда высокого давления. Расположение выкидных линий манифольда высокого давления под углом позволяет разместить

на них коленошарнирные соединения для облегчения обслуживания всей установки в процессе работы. При этом габариты и масса данного блока манифольдов удовлетворяют правилам перевозки грузов по дорогам общего пользования. Блок имеет восемь точек подключения насосных установок, что дает возможность использовать его при проведении операции массированного ГРП в низкопроницаемых пластах. Недостатком является жесткое крепление всех узлов линий высокого и низкого давления к раме, что делает конструкцию восприимчивой к вибрациям в процессе эксплуатации. Так как блок манифольдов производится за рубежом, его стоимость значительно выше отечественных образцов.

Блоки манифольдов, смонтированные на полуприцепе. Оборудование, входящее в состав блока манифольдов трейлерного типа, может быть смонтировано на раме полуприцепа, либо на раме, совмещенной с манифольдом низкого давления. Рассмотрим эти конструкции более подробно. Компании Weir SPM и Kemper производят блоки манифольдов рамного типа, смонтированные на трейлере. Основное отличие этих моделей друг от друга заключается в типе рамы полуприцепа. Особенностью блоков манифольдов трейлерного типа компании Weir SPM (рис. 4) является рама полуприцепа, которая состоит из двух параллельных балок, жестко скрепленных между собой.

Рис. 4. Блок манифольдов производства Weir SPM

Это придает большую прочность всей конструкции и приводит к увеличению срока ее службы [8].

В модели компании Kemper (рис. 5) используется рама, представляющая собой одну балку с креплениями для линий низкого и высокого давления [9].

Рис. 5. Блок манифольдов производства Kemper

Данная конструктивная особенность приводит к снижению массы всего полуприцепа, но при этом делает его более восприимчивым к повреждениям в процессе эксплуатации. Следовательно, такой блок манифольдов требует более частого ремонта, а значит, более дорог в обслуживании.

Обе представленные модели устойчивы к вибрациям, возникающим в процессе транспортировки и эксплуатации. Это обеспечивается за счет виброизолирующих опор, выполненных в виде цилиндрических пружин, расположенных между рамой и креплениями линии высокого давления.

Рассмотрим особенности безрамной конструкции блоков манифольдов (рис. 6).

Рис. 6. Блок манифольдов, смонтированный на полуприцепе безрамного типа

Рамой в полуприцепе этой конструкции является линия низкого давления, установленная на тележке полуприцепа. На ней также предусмотрены крепления для перевозки рукавов низкого давления и механизм для присоединения прицепа к тягачу. Недостатком такой конструкции является отсутствие манифольда высокого давления.

Сравнительный анализ позволил установить, что большинство моделей имеют одинаковые номинальные диаметры и рабочее давление манифольдов высокого и низкого давления. Диаметр линии высокого давления равен 3" (76,2 мм), а диаметр линии низкого давления — 4" (100 мм). Рабочее давление манифольда низкого давления равно 0,6 МПа, а рабочее давления манифольда высокого давления — 105 МПа. При этом в состав манифольда высокого давления обязательно входят обратные клапаны, шаровые краны, коленошарнирные соединения и трубы высокого давления. В свою очередь, манифольд низкого давления оборудован дисковыми поворотными задвижками.

С учетом этих данных были разработаны технические требования [10] к проектируемым блокам манифольдов, изложенные ниже.

Манифольд высокого давления предназначен для обвязки до десяти насосных установок, что позволяет применять его в различных видах ГРП (локальный, глубоко проникающий, массированный). Его конструкция должна быть:

— собрана из стальных труб, обратных клапанов, крестовин, шаровых кранов и коленошарнирных

соединений диаметром 3" (76,2 мм);

— рассчитана на давление 105 Мпа;

— жестко закреплена на раме.

В процессе транспортировки и эксплуатации блоки манифольдов подвергаются действию вибрации, которая приводит к образованию усталостных трещин в конструкции. Поэтому в разрабатываемых блоках должны быть предусмотрены цилиндрические пружины, расположенные между рамой и креплениями линий высокого давления, которые поглощают вибрацию, тем самым защищая конструкцию от повреждений.

С учетом описанных выше технических требований были построены компоновочные схемы линий высокого (рис. 7) и низкого давления (рис. 8).

Рис. 7. Компоновочная схема линии низкого давления: 1, 2 — задвижка поворотная, 3 — быстроразъемное

соединение, 4 — коленошарнирное соединение

Рис. 8. Компоновочная схема линии высокого давления: 1 — манометр, 2 — коленошарнирное соединение, 3 — быстроразъемное соединение, 4 — дисковая задвижка, 5 — обратный клапан, 6 — крестовина, 7 —

пробковая задвижка, 8 — предохранительный клапан

С учетом данных схем были разработаны эскизные компоновки манифольдов низкого и высокого давления, представленные на рис. 9 и 10

Рис. 9. Манифольд высокого давления

Рис. 10. Манифольд низкого давления

Заключение. Сравнительный анализ конструкций блоков манифольдов позволил выявить преимущества и недостатки представленного на рынке оборудования отечественного и зарубежного производства. На основе полученных таким образом данных были разработаны технические требования к вновь проектируемым блокам манифольдов, а также компоновочные схемы линий высокого и низкого давления. В дальнейшем планируется разработать несколько вариантов моделей манифольдов низкого и высокого давления и выбрать окончательную компоновочную схему блоков манифольдов на 10 насосных установок рамного и трейлерного типа.

1. Третьяк, А. Я. Методы увеличения нефтеотдачи пластов / А. Я. Третьяк, В. В. Зиновьев. — Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2005. — 227 с.

2. Экономидес, М. Унифицированный дизайн гидроразрыва пласта. Наведение мостов между теорией и практикой / М. Экономидес, Р. Олайни, П. Валько; [пер. с англ. и ред. М. Углов]. — Москва : Петроальянс Сервисис Компани Лимитед, 2004. — 236 с.

4. Бухаленко, Е. И. Справочник по нефтепромысловому оборудованию / Е. И. Бухаленко. — Москва : Недра, 1990. — 559 с.

8. Safety Iron® Manifold Trailer. Operation Manual [Электронный ресурс] / S.P.M. Flow Control, Inc. ; Weir Group. — Режим доступа:

10. ГОСТ 2.114—95. Единая система конструкторской документации. Технические условия / ВНИИМАШ ; Госстандарт России ; Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. — Минск, 1995. — 10 с.

Манифольд является элементом нефтегазовой трубопроводной арматуры и представляет собой трубопроводы и арматуру и др оборудование (компенсаторы и буровые рукава), закрепленные на одном основании.

Манифольд - элемент буровой установки (БУ), входящий в конструкцию нефтегазовой арматуры и представленный целым блоком трубопроводов и вентилей.

Он применяется для смешивания или перераспределения потока рабочей среды между различными входами и выходами.

Манифольд изготавливается из износостойкого материала по определенной схеме и требованиям с расчетом на высокое давление.
Также в состав конструкции входят линии дросселирования и глушения в виде отдельных блоков, соединенных с противовыбросовым оборудованием магистральными линиями.

Они сделаны в виде блоков, соединенных с превенторным блоком с помощью магистральных линий.

МБ320 - для буровых установок с допускаемой нагрузкой на крюке 4000 кН (рисунок);

МБ400-1 - для буровых установок с допускаемой нагрузкой на крюке 5000 кН (рисунок);

МБ250Э-01 - для буровых установок с эшелонной компоновкой блоков при бурении скважин кустами (рисунок).

Секции манифольдов соединяются быстросборными соединениями бугельного, плоского и сферического типов.

09.12.2017

Манифольд буровой установки (нефтяной).

Манифольд представлен единым блоком с набором вентилей (иногда шаровых кранов) для смешения или перераспределения потока рабочей среды между входом и несколькими выходами, или несколькими входами/выходами. Может быть использован для подсоединения дифференциальных манометров и различных КИП к технологическому оборудованию и магистральным трубопроводам.

Схемы оборудования устья скважин стандартизованы ввиду конструкционного разнообразия скважин и условий бурения. ГОСТом 13862-80 предусмотрены 4 типовых схемы оборудования устья скважин с 1-4 -мя плашечными превенторами при бурении на суше.

Для герметизации устья скважины, определяемой ожидаемой интенсивностью газонефтепроявлений в скважине, рекомендуются такие схемы монтажа оборудования:

двухпревенторная с 2-мя линиями манифольда;
трехпревенторная
- с 2-мя линиями манифольда;
- с 3-мя линиями манифольда;
- с 4-мя линиями манифольда.
Схемы манифольдов в соответствии с ГОСТ 13862-90:

Относительно устья скважины допустимо одностороннее расположение манифольда и двухстороннее; манифольд может комплектоваться сепараторами, дросселями с гидроуправлением и пультами управления дросселями.

Манифольд выпускается:

в климатическом исполнении ХЛ и УХЛ, с условными проходами 80, 65 и 50 мм, с дистанционным управлением гидроприводами задвижек, рассчитан на давление в 21 МПа.

Рабочее давление, на которое рассчитаны манифольды: 105, 70, 35 и 21 МПа. Предусмотрены 2 типа задвижек:

с клиновыми задвижками МП,

с прямоточными задвижками МПП.

Блочное исполнение манифольда типа МП маркируется МПБ. Шифр манифольда включает цифровое обозначение диаметра в мм проходного отверстия и в МПа - рабочего давления. К примеру, манифольд диаметром 80 мм, рассчитанный на давление 35 МПа, имеет маркировку МПБ-80Х35.

Манифольд МПБ5-80х35

производит выпуск из скважины жидкостных сред и газа через рабочую и аварийную нагнетательные линии;

делает возможным осуществление циркуляции бурового раствора через скважину с регулировкой избыточного давления на устье;

производит закачку раствора в межтрубное пространство ЦА (цементировочными агрегатами) или буровыми насосами.

Манифольд МПБ-80х35 изготовлен для обвязки стволовой части противовыбросового оборудования нефтегазоскважин в процессе их строительства, безопасного ведения ремонтных работ, предупреждения выбросов и открытого фонтанирования, охраны земных недр и окружающей среды.

Конструкционные особенности манифольда МБП5-80х3. Принцип работы

В комплект входят:

коренные задвижки с ручным управлением или ручным и гидроуправлением,

блоки дросселирования и глушения, имеющие задвижки, тройники, крестовины, регулируемые дроссели с ручным и дистанционным управлением, гасители потока, обратный клапан, манометры с разделителями сред,

напорные трубопроводы и пакеты трубопроводов низкого давления.

ГОСТ 13862-90 предусматривает для манифольдов 5 схем обвязки для условных диаметров прохода 80, 65 и 50 мм.

Обвязка превенторов - манифольд - управляет давлением в скважине при нефтяных или газовых проявлениях, воздействуя на пласт закачкой раствора и создания противодавления на него.

Линии дросселирования и глушения манифольда соединены со стволовой частью оборудования для герметизации и образуют систему трубопроводов и арматуры (задвижки, манометры, регулируемые дроссели с ручным или гидроуправлением и др. приборы).

Линия глушения, соединенная с буровыми насосами, используется для закачки в скважину утяжеленного раствора по межтрубному пространству или же для слива газированного бурового раствора в камеру - дегазатор циркуляционной системы буровой установки, по необходимости.

Линия дросселирования предназначена для слива бурового раствора и отбора проб пластовых флюидов из скважины с противодавлением на пласт, возможно использование для закачки жидкости в скважину посредством ЦА-агрегатов.

Дросселирование, происходящее с изменением давления и температуры протекающей среды (будь то жидкость, пар, газ) через местное гидродинамическое сопротивление потоку - дроссель (сужение трубопровода, клапан, вентиль, задвижка, кран и др.) востребовано для измерения и регулирования расхода газов и жидкостей.

Задвижками считаются запорные устройства, перекрывающие проход поступательным перемещением затвора в перпендикулярном направлении по отношению к движению транспортируемого средового потока. Малое значение гидравлического сопротивления задвижек позволяет их применять на трубопроводах с постоянным большескоростным движением транспортируемой среды.

Виды манифольдов по типу Существует несколько видов схем манифольдов. Конструкция манифольда определяется типовой схемой, которая устанавливает количество его блоков. Для строительства скважин с применением современных и перспективных технологий схема обвязки манифольда может быть и более сложной.

Существует несколько видов схем манифольдов. Конструкция манифольда определяется типовой схемой, которая устанавливает количество его блоков. Для строительства скважин с применением современных и перспективных технологий схема обвязки манифольда может быть и более сложной.

По стандартам производства [1] , противовыбросовое оборудование изготавливается по 10 схемам. В России наиболее востребована схема №5, что обусловлено существующими правилами безопасности в промышленности, которые предусматривают определенный набор составных частей противовыбросового оборудования для строительства скважин. Схема противовыбросового оборудования № 5 включает в себя два типа плашечных превенторов и гидравлически управляемых кольцевых превенторов, в том числе манифольд по этой схеме. Данная схема является необходимым и достаточным условием для безопасного строительства скважин.

Однако при проведении капитального ремонта скважины используется схема противовыбросового оборудования №2, так как ремонт, в отличие от строительства, происходит в более простых условиях и здесь имеют место облегченные требования к используемому оборудованию.

Таким образом, по данным экспертов рынка, при строительстве новой скважины манифольд по схеме № 5 используется в 90% случаях, а при капитальном ремонте манифольд по схеме № 2 — в 70% случаях.

Структура производства манифольдов по типу в стоимостном выражении, 2018 г.

Источник: анализ тендеров, оценка MegaResearch, данные экспертов рынка

К прочим типам манифольдов относятся как прочие схемы, так и оборудование по индивидуальным требованиям. Так, в некоторых местах приняты отступления от этих схем, а также дополнения к ним, что определяется проектом скважины и опытом эксплуатирующей организации, которая будет заниматься строительством или капитальным ремонтом. Организации, которые добывают газ, особенно на давление 105 МПа, заказывают манифольды по 10-ой схеме. Т. е. в данном манифольде уже имеется своя специфика и здесь запорная арматура управляется с помощью гидравлических приводов. Оборудование по данной схеме является более прогрессивным, более надежным и более дорогостоящим.

Данная информация является выдержкой из проведенного исследования. Для актуализации данных отправьте заявку.

Укажите свой телефон в форме ниже и мы свяжемся с Вами в максимально короткий срок

Для оформления подписки введите, пожалуйста, свой адрес электронной почты в форме ниже

Настоящая Политика конфиденциальности персональной информации (далее — Политика) действует в отношении всей информации, которую Пользователь может сообщить во время использования сайта, а именно: Имя, Фамилию, Телефон, E-mail, название Организации. Согласие пользователя на предоставление персональной информации, данное им в соответствии с настоящей Политикой в рамках отношений с одним из лиц, входящих, распространяется на все лица.

Копирование материалов запрещено, при согласованном использовании материалов сайта необходима ссылка на ресурс. Вся информация на сайте носит исключительно информационный характер и не является публичной офертой.

Читайте также:

Манифольды своими руками

REQUIREMENTS DEVELOPMENT FOR THE MANIFOLD UNIT FOR HYDROFRACTURING OF CONTAINER AND SEMITRAILER TYPES FRAME CONSTRUCTION

Манифольд буровой установки (нефтяной).

Схемы манифольдов в соответствии с ГОСТ 13862-90:

Манифольд выпускается:

Манифольд МПБ5-80х35

Конструкционные особенности манифольда МБП5-80х3. Принцип работы