книги / Оборудование для добычи нефти и газа

В агрегатах подземного ремонта в зависимости от поставлен­ ных задач могут быть использованы насосно-компрессорные или бурильные трубы, в некоторых случаях используются обсадные трубы. Это позволяет передавать значительные нагрузки на ин­ струмент и при подаче и подъеме жидкости изолирует обсадную колонну от воздействия на нее. Основным недостатком данного способа является высокая трудоемкость спуско-подъемных опе­ раций и сопутствующих работ (монтаж-демонтаж, глушение сква­ жин и т.д) и их большая продолжительность. Достоинство зак­ лючается в универсальности этого способа и возможности пере­ дачи больших силовых воздействий.

Как уже говорилось выше, основное разделение работ проис­ ходит на текущий и капитальный ремонт. Приведенные на ри­ сунках 10.3 и 10.4 общие схемы проведения работ показывают основные операции и их последовательность. Из анализа схем видно, что общими для всех являются подготовительные работы и спускоподъемные операции, которые в ряде случаев занимают до 70% от общего времени проведения работ. Поэтому очевид­ но, что основным направлением работ по совершенствованию оборудования являются в первую очередь усовершенствования связанные с подготовительными работами и спуско-подъемны­ ми операциями.

К подготовительным работам относится в первую очередь глушение скважины. Подземный ремонт может проводиться при открытом иди закрытом (герметизированном) устье. Работа с открытым устьем, в подавляющем большинстве случаев, связана с глушением скважин. Данная операция нзобходима, чтобы обе­ зопасить работу бригады от газопроявлений из скважины, кото­ рые могут привести к отравлению или пожару (взрыву). В тех случаях, когда скважина имеет высокую обводненность, низкий газовый фактор и низкую проницаемость пласта, при открытом устье может не происходить газопроявление. Тогда, по согласо­ ванию с Госгортехнадзором, можно проводить работы с откры­ тым устьем без глушения. Глушение, в большинстве случаев, производится путем замещения внутрискважинной жидкости на жидкость глушения. Жидкость глушения должна быть безо­ пасной, иметь большую плотность, чем скважинная жидкость и не быть агрессивной по отношению к оборудованию и сква­ жине. В качестве жидкости глушения используется, как правило,

попутно добываемую воду. Ее очищают от примесей и добавля­ ют соли для повышения плотности. Глушение скважины, в боль­ шинстве случаев, существенно ухудшает состояние призабой­ ной зоны скважины и может привести к снижению ее дебита. Для борьбы с этим в жидкость глушения добавляются специаль­ ные присадки, производящие отмыв призабойной зоны от раз­ личных отложений. К сожалению, данный способ в ряде случа­ ев не снижает время вывода скважины на режим. Неплохие ре­ зультаты дает глушение скважин очищенной нефтью, но из-за низкой плотности нефти и повышенной пожароопасности спо­ соб не нашел широкого применения. Еще одним направлением работ, исключающим глушение скважин, является использова­ ние клапанов-отсекателей, устанавливаемых в скважине. Кла- паны-отсекатели устанавливается на пакере. Они разобщают призабойную зону от устья и поэтому позволяют проводить ра­ боты по смене оборудования без глушения. Существует большое количество различных конструкций клапанов-отсекателей. Они различаются по форме запорного органа, по системе управле­ ния клапана. Несмотря на большое многообразие конструкций повсеместного применения клапана-отсекатели не нашли. Это связано с тем, что способ имеет существенные недостатки. Это дополнительная стоимость оборудования, затраты необходимые для его установки и съема, невозможность проведения капи­ тального ремонта в скважине с установленным в ней пакером, повреждение стенок обсадной колонны в месте установки пакера, необходимость переустановки пакера при снижении забой­ ного давления, необходимость использования высококачествен­ ных материалов в конструкции клапанов-отсекателей.

Относительно новым и наиболее перспективным направле­ нием является глушение скважин растворами не проникающи­ ми в пласт, но и не дающими газу выходить из пласта. Как пра­ вило, это гелеобразные растворы, которые после проведения ремонта подвергаются специальной обработке и выносятся с откачиваемой жидкостью. В этом случае призабойная зона не ухудшает своих свойств. Более того, при соответствующем под­ боре компонентов возможна очистка зоны перфорации от раз­ личного рода отложений с последующим их удалением.

Проведение работ возможно и с герметизированным устьем. В этом случае ремонт производится без глушения скважины,

что не приводит к снижению ее дебита после ремонта, улучша­ ются условия работы бригады подземного ремонта и снижается вероятность загрязнения окружающей среды. Но при этом тре­ буется сложное дорогостоящее оборудование, включающее ус­ тьевые превенторы и уплотнение устья, способное обеспечивать герметичный пропуск труб с муфтами. Кроме того, в отличие от ремонта при открытом устье, где спуск оборудования происхо­ дит под его собственным весом, в этом случае необходимо ис­ пользование специальных устройств на устье, обеспечивающих создание осевой нагрузки на трубы для проталкивания колонны в скважину при больших давлениях на нем. При существующей схеме спуско — подъема на колонне свинчиваемых труб это со­ пряжено с большими затратами времени и труда и поэтому не применяется. В тоже время, как уже указывалось выше, разделе­ ние работ и оборудования и, следовательно, их усовершенство­ вание можно разделить по способам доставки инструмента, при­ боров и технологических материалов к месту работ в скважине. Это:

1)с помощью специально спускаемой колонны труб;

2)путем закачивания по НКТ или межтрубному пространству;

3)на кабеле или на канате (проволоке).

Эти способы позволяют эффективно проводить работы с гер­ метизированным устьем.

Наибольшее распространение получил первый из указанных способов — ремонт с использованием непрерывных труб. В этом случае используются установки с наматываемыми на барабан трубами (рис. 10.5).

Это объясняется существенными преимуществами данного вида оборудования и упрощением устьевого оборудования вслед­ ствие отсутствия муфт на трубах, наматываемых на барабан; воз­ можностью быстрого проведения спускоподъемных операций, возможностью непрерывного проведения промывки при спуске или подъеме колонны НКТ в скважину и широкого применения средств автоматизации и контроля. Подобные технологии все больше используются в нашей стране для борьбы с парафино­ выми, гидратными пробками. Известно их применение для спуска исследовательских приборов, установки газлифтных клапанов, т.е. в случаях, где не обходим быстрый спуск приборов при гер­ метизированном устье скважины. С использованием азотных

//

10

Рис. 10.5. Схема установки с наматываемыми на барабан трубами для подземного ремонта скважин:

1 — циркуляционный переводник; 2 — гибкие НКТ; 3 — колонная голов­ ка; 4 — дроссель; 5 — отводная линия; 6 — циркуляционный тройник с дросселем противодавления и задвижкой; 7 — четырехплащечный пре­ вентор; 8 — сальниковая коробка; 9 — индикатор веса; 10— Инжекторная головка для подачи и извлечения колонны гибких труб; 11 выпрямля­ ющее устройство; 12 — подъемный кран инжектора; 13 — барабан с ко­ лонной НКТ; 14 — кабина управления; 15 — энергетический блок

технологий, т.е. мобильных азотных установок для генерации азота и его применения для различных технологических процес­ сов освоения и ремонта скважин, получили широкое распрост­ ранение установки с трубами. Азот позволяет обеспечить безо­ пасное ведение работ связанных с разбуриванием цементных пробок, забуриванием горизонтального ствола и т.д.

Второй способ заключается в закачке жидкости по колонне НКТ или межтрубному пространству и использовании колон­ ны, как канала, по которому производится спуск и подъем обо­ рудования и приборов. Возможно использование нескольких

колонн труб. Как правило, при применении нескольких сква­ жинных трубопроводов, их размещают концентрично по типу «труба в трубе». Параллельное подвешивание НКТ требует боль­ ших диаметров обсадных колонн и специального оборудования, например — пакеров с двумя параллельно расположенными ство­ лами. Поэтому такое размещение колонн труб не нашло широ­ кого применения в нашей стране. Замена оборудования при до­ ставке насосного агрегата или комплекта приборов жидкостью без подъема труб производится переключением кранов на об­ вязке устья и работами по установке и выему насоса из лубрика­ тора. Т.е. необходим только легкий подъемный агрегат для сня­ тия и установки лубрикатора. Такой способ используется на сква­ жинах, оснащенных гидроприводными установками.

Несколько сложнее, хотя и похоже, происходит канатная или кабельная доставка, т.к. требуется установка с лебедкой. Насос­ ный агрегат или приборы устанавливаются в лубрикатор и на проволоке или кабеле спускаются в скважину. При этом уплот­ няется только проволока или канат. В этом случае затраты вре­ мени значительно меньше чем при традиционном способе. Та­ кой способ также используется на скважинах оснащенных гид­ роприводными установками.

10.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРС

Как уже рассматривалось ранее, все оборудование, инстру­ мент и материалы для подземного ремонта можно разделить по выполняемым видам работ. Наиболее общие группы это обору­ дование Поверхностное I и Скважинное II. В свою очередь По­ верхностное оборудование подразделяется на Общее I.I, кото­ рое используется практически при всех видах работ по ПРС, и Специальное I.II, которое определяется видами проводимых ра­ бот. Скважинное оборудование также можно разделить на Об­ щее II.I, используемое в большинстве проводимых ремонтных работ и Специальное И.П, определяемое конкретными видами ремонта. К Общему оборудованию I.I относятся Агрегаты с ис­ пользованием развинчиваемых труб I.I.1 и агрегаты с непрерыв­ ной трубой I.I.2.

Взависимости от условий эксплуатации Агрегаты I.I.1 состо­ ят из следующего оборудования:

Грузоподъемного оборудования 1.1.1.1, транспортной базы 1.1.1.2., средств механизации 1.1.1.3 и инструмента для спуско­ подъемных операций 1.1.1.4.

Всостав Грузоподъемного оборудования 1.1.1.1 входят: выш­ ки 1.1.1.1Л, мачты и стрелы 1.1.1.1.2; лебедки 1.1.1.1.3; талевая система 1.1.1.1.4.

Вкачестве транспортной базы 1.1.2. используются автомоби­ ли общего назначения и специальные, трактора, как на колес­ ном так и на гусенечном ходу и прицепы.

Средства механизации для спускоподъемных операций 1.1.1.3

взависимости от выполняемых работ включают ключи механи­ ческие трубные 1.1.1.3.1 и штанговые 1.1.1.3.2, манипуляторы 1.1.1.3.3.

Инструмент для выполнения спускоподъемных операций 1.1.1.4 включает элеваторы I.1.1.4.1, слайдеры 1.1.1.4.2, штропы и серьги I.1.1.4.3, трубные I.1.1.4.4 и штанговые IЛЛ .4.5 ключи. Указанный инструмент различается по конструктивному испол­ нению, грузоподъемности и габаритам труб и штанг.

Всостав Агрегатов с непрерывной трубой I.I.2. входят бара­ бан для намотки непрерывной трубы I.I.2.1., экстрактор для про­ ведения спуско-подъемных операций с непрервной трубой I.I.2.2., превенторы для герметизации устья для работы с колонной без глушения скважин I.I.2.3., транспортные базы I.I.2.4.

КСпециальнному оборудованию I.II относится во — первых оборудование дополняющее общее 1.П.1 в целом ряде операций. Это Роторы I.II.1.1, Вертлюги I.II.1.2, Насосы 1.11.1 -3, Компрес­ соры I.II. 1.4. Далее в эту же группу оборудования входят Агрега­ ты для нагнетания пен IЛ1.2, Агрегаты для гидроразрыва пласта 1.1.3.

В состав Общего скважинного оборудования ПЛ входят тру­ бы НКТ II.I.1. Причем они подразделяются в зависимости от используемых агрегатов на резьбовые и непрерывнее.

Кскважинному специальному оборудованию ПЛ1 относятся также в первую очередь трубы Бурильные ИЛЫ И Обсадные II.II.2. Одним из наиболее часто используемых видов скважин­ ного оборудования являются Пакера Н.П.З., а имеющего наибо­ лее широкую номенклатуру — Аварийный инструмент IIЛ1.4.

Яссы II.II.5 могут использоваться как для проведения текущего ремонта, так и при ликвидации аварий и поэтому выделены в отдельную группу оборудования. Номенклатура скважинных Кла­ панов II.II.6 так же достаточна широка. Для очистки забоя сква­ жины все шире применяются Желонки II.II.7 различных типов. Для вызова притока жидкости в скважину используются как Свабы II.II.8, так и Различные по конструкции Насосы II.II.9. Среди широко применяемых средств воздействия на призабой­ ную зону необходимо отметить Вибраторы II.II. 10 и Термовоз­ действующее оборудование II.II II.II.il. В определенных случа­ ях используются и другие виды оборудования обычно относя­ щиеся к прочему.

10.4. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ СПУСКОПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ

Как уже говорилось ранее, наибольший удельный вес по вре­ мени занимают спускоподъемные операции. Для их проведения задействован комплекс оборудования и инструмента. Рассмот­ рим вначале инструмент. К инструменту относятся элеваторы, слайдеры, трубные и штанговые ручные ключи. От надежности и простоты работы с этими инструментами зависит производи­ тельность труда на установках подземного ремонта. Поэтому инструмент выполняется достаточно легким и не требующим большого количества сложных движений в работе. Надежность достигается простотой и отработанностью конструкций и дублирванием ряда элементов.

10.4.1. ЭЛЕВАТОРЫ

При проведении спуско-подъемных операций необходимо захватывать и удерживать на весу подземное оборудование. Для той цели используются различные захватные приспособления, крепящиеся на крюке. К ним относятся элеваторы и хомуты. Хомуты, предназначенные для монтажа ЭЦН, уже рассматрива­ лись в первом томе в параграфе 5.2.5.8 и, поэтому здесь будем рассматривать только элеваторы. Элеваторы различаются по на­ значению и конструкции.

По назначению элеваторы бывают трубные и штанговые, со­ ответственно для труб и штанг.

Трубные элеваторы.

По типу захвата и удержания трубные элеваторы разделяются на элеваторы:

а) с захватом под муфту; б) с захватом под высадку трубы;

в) с захватом за тело трубы (элеватор-спайдер).

Элеваторы первого типа наиболее распространены и пред­ назначены для работы с муфтовыми трубами. Элеваторы второ­ го типа необходимы для работы с трубами с высадкой наружу, а третьего типа — для работы с безмуфтовыми трубами, а также в случае, когда контактная нагрузка от веса колонны превышает допустимую.

Конструктивное исполнение элеватора зависит от диаметра захватываемых труб, от способа захватывания, несущей нагруз­ ки и технологии ремонта. Этим объясняется многообразие кон­ струкций трубных элеваторов, применяемых при подъемном ре­ монте скважин. Для насосно-компрессорных труб применяют втулочные с одним штропом и балочные с двумя штропами эле­ ваторы. Первые получили наибольшее распространение в под­ земном ремонте.

Элеватор относится к наиболее ответственным инструментам спускоподъемных операций, его отказ может привести к челове­ ческим жертвам и серьезным авариям, ликвидация которых по­ требует значительных средств.

В элеваторе наиболее ответственным элементом является ме­ ханизм запирания (затвор), который должен обеспечить надеж­ ное соединение захватного устройства в период спуско-подъем­ ных операций.

К элеваторам предъявляются следующие требования:

—обеспечение надежной работы в условиях сильного загряз­ нения поверхности трубы нефтью, парафинами и солями, а так­ же при низких температурах;

—стойкость к динамическим нагрузкам от рывков и ударов, воз­ никающих при эксплуатации, например при ловильных работах;

—легкость и удобство в работе;

—отсутствие выступающих частей во избежание задевания при подъеме за элементы талевой системы, одежду оператора и т.д.