книги / Оборудование для добычи нефти и газа

Рис. 10.40. Схема расположения оборудования для ремонта скважины под давлением:

1 — транспортная база; 2 — верхняя площадка; 3 — трубный ключ; 4 — подвеска трубного ключа; 5 — цилиндровый подъемник; 6 — силовой агрегат; 7 — вышка; 8 — группа превенторов; 9 — несущая система; 10 — технологическое оборудование; 11 — управление

В последние годы подавляющая часть подъемников этого на­ значения выполняется с гидроприводом.

Типичным исполнением гидроприводного подъемника явля­ ется конструкция (рис. 10.42), монтируемая на устье скважины. Главные узлы такого подъемника — слайдеры, вращатель (труб­ ный ключ), подъемник, герметизаторы.

Работы в скважине под давлением выполняются как через колонну насосно-компрессорных труб, так и с подъемом ее. В первом случае конструкция устья скважины обычная, во вто-

15

10

9

5

16

1

13

3

14

12

2

Рис. 10.41. Принципиальные, схемы подъемников для спуска труб под давлением:

а — гидроприводный: 1,2 — подвижный и неподвижный клиньевые зах­ ваты; 3 — подвижная траверса; 4 — неподвижная траверса; 5 — цилинд­ ры; 6 — штоки цилиндров; б — гидроприводный с соосным расположе­ нием цилиндров: 1, 2 — подвижный и неподвижный клиньевые захваты; 5 — цилиндры; 7 — полый шток; 8 — основание; в — комбинированный: 1 — захват труб; 2 — стационарный захват; 3 — подвижная траверса; 5 — корпус цилиндра с осью; 6 — шток; 9 — приводный цилиндр; 10 — ось; 11, 12— неподвижные шкивы: 13, 14— ходовые концы канатов талевых систем; 15, 16— «мертвые» концы канатов; А — поршневая полость; Б — штоковая полость

ром подвеска колонны НКТ в трубной головке должна быть муф­ товой с герметизацией затрубного пространства.

Подъемник в агрегате для ремонта скважин под давлением конструктивно выполняется в зависимости от типа труб (нама­ тываемых или обычных). При работе с колонной из ненаматываемых труб их поднимают и спускают с перехватом колонны клиньями подвижных и неподвижных слайдеров. Подъемник

Рис. 10.42. Конструктивная схема гидроподъемника:

I — фланец устья скважины; 2 — колонна НКТ; 3 — катушка-переводник; 4 — опорный фланец подъемника, 5 — уплотнение герметизатора; 6 — цилиндр; 7— нажимное кольцо неподвижного слайдера; 8 — клинья неподвижного слайде­ ра; 9 — цилиндры привода неподвижного слайдера; 10 — траверса неподвижная; II — рабочая площадка; 12 — нажимное кольцо подвижного слайдера; 13 — клинья подвижного слайдера; 14 — цилиндры привода подвижного слайдера; 15 — траверса подвижная; 16 — вращающийся корпус; 17 — шестерня вращаю­ щихся клиньев; 18— гидромотор; 19, 22 — распределители; 23 — насос; 24— бак

Рис. 10.45. Принципиальные схемы гидропривода агрегата для работ под давлением:

а — схема управления четырьмя цилиндрами подъемника; б — схема управления одноцилиндровой установкой: / — клапан запирающий; 2, 3 — клапаны сливные; 4 — трехпозиционный четырехходовой распределитель; 5 — регулятор слива; 6 — двухпозицнонный распределитель; 1 , 8 — цилиндры; 9 — распределитель-раздели­ тель; 10, 11 — цилиндры; /2, 13— управляемые обратные клапаны; 14— распреде­ литель двухпозиционный, двухходовой; 15, 16 — распределитель двухпозиционный четырехходовой; /7, 18, 19 — контрольные манометры; 20, 21 — перепуск­ ной клапан; в — схема управления слайдерами и системой герметизации устья: 1 , 2, 3 — слайдеры; 4, 5, 6 — двухпозиционные распределители; 7, <У— краны управ­ ления; 9, 10— распределители; 11, 12, 13 — гидроцилиндры; 14, 15, 16 ^ Распре­ делители; 17 — клапан редукционный; 18, 19— манометры

Таким образом, по существу все основное оборудование, со­ ставляющее агрегаты для текущего ремонта скважин под давле­ нием с герметизированным устьем, построено на гидроприводе, машинах и механизмах, используемых в нефтегазопромысловом и буровом оборудовании. Эта особенность конструктивных его решений путем компоновки из апробированных, широко при­ меняемых, надежных элементов и предопределила успех осуще­ ствления сложной и важной для отрасли технологии ремонта скважин под давлением.

10.6.6.ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАБОТЫ

СКОЛОННАМИ НЕПРЕРЫВНЫХ ТРУБ

Идея использования колонны непрерывных труб (КНТ) для выполнения операций подземного ремонта скважин (ПРС) пред­ ставляет собой принципиально новый подход к решению дан­ ной проблемы.

Реализация схем работоспособного оборудования стала воз­ можной только после решения двух технических задач: это со­ здание колонны непрерывных труб, обладающих достаточно высокой циклической прочностью даже за пределами упругос­ ти, и промыслового оборудования, обеспечивающего спуск и подъем такой колонны в скважину. В результате решения этих задач появилась новая технология проведения буровых работ и подземного ремонта скважин на основе использования колонны непрерывных труб, к которым относятся: подготовка оборудова­ ния, выполнение операций спуска-подъема, ремонта или буре­ ния скважины и свертывание комплекса оборудования.

Уже первые пробные варианты указанного выше комплек­ са показали, что, несмотря на очевидную простоту самого принципа новой технологии проведения подземного ремонта, его реализация требует создания машин нового типа, ранее не существовавших и не имевших аналогов ни в одной отрасли машиностроения. Еще большую проблему представляла раз­ работка технологии изготовления гибких труб, прочность и долговечность которых соответствовали бы условиям их эксп­ луатации.

Как и любое новое направление техники, оборудование с применением колонн гибких труб и технология их производства

создавались не на пустом месте. К этому моменту уже существо­ вали машины для спуска в скважину под давлением кабеля и труб. Были разработаны технологии производства электросварных труб. Но создание реально действующих машин и оборудо­ вания, рассматриваемых ниже, даже на основе уже имеющихся конструкторских и технологических решений потребовало про­ ведения огромного объема работ.

Состояние, в котором находятся разработка, изготовление и эксплуатация оборудования с использованием колонны непре­ рывных труб в нашей стране характеризуется тем, что с одной стороны, у нас разработано достаточно много оригинальных тех­ нических решений, а с другой стороны, их внедрение в производ­ ство отстает в отличие от аналогичных ситуаций в зарубежных фирмах. Накопленный последними большой опыт в области про­ изводства и эксплуатации оборудования подобного типа, а также отечественные наработки позволяют сделать вывод о том, что принципиально все основные технические вопросы можно счи­ тать решенными. В настоящее время апробированы в эксплуата­ ции различные конструктивные схемы, имеется достаточно боль­ шая элементная база для создания агрегатов [68]. Кроме того, разработаны и испытаны разные варианты технологий выполне­ ния работ с использованием агрегатов нового типа.

10.6.6.1.Основные преимущества оборудования

снепрерывными трубами

Мировой опыт применения колонн гибких труб насчитывает более 35 лет. За это время были выявлены и неоднократно подтвержда­ лись на практике преимущества использования этой технологии проведения работ по сравнению с традиционной. К ним относятся:

— обеспечение герметичности устья скважины на всех этапах выполнения внутрискважинных операций, начиная с подготов­ ки комплекса ремонтного оборудования, и вплоть до его свер­ тывания;

—возможность осуществления работ в нефтяных и газовых скважинах без их предварительного глушения;

—обеспечение циркуляции технологической жидкости на всех этапах выполнения внутрискважинных операций, в том числе — во время СПО;

—отсутствие необходимости освоения и вызова притока сква­ жин, в которых выполнялись работы с использованием колон­ ны гибких труб;

—безопасность проведения спускоподъемных операций, так как в данном случае не нужно осуществлять свинчивание — раз­ винчивание резьбовых соединений и перемещать насосно-ком­ прессорные трубы (НКТ) на мостки;

—значительное улучшение условий труда работников бригад подземного ремонта при выполнении всего комплекса операций;

—сокращение времени при спуске и подъеме внутрисква­ жинного оборудования на проектную глубину;

—обеспечение возможности бурения, спуска забойных инст­ рументов и приборов, а также выполнения операций подземного ремонта в горизонтальных и сильно искривленных скважинах;

—соблюдение более высоких требований в области экологии при проведении всех операций по ремонту и бурению скважин,

вчастности, за счет меньших размеров комплексов оборудова­ ния для этих целей по сравнению с традиционными;

—существенный экономический эффект в результате приме­ нения КНТ как при ремонте, так и при проведении буровых работ.

В настоящее время специалисты различных фирм ежегодно выполняют порядка тысячи операций на скважинах с использо­ ванием колонн непрерывных труб.

Применять КНТ начали для осуществления наиболее про­ стых операций при проведении ПРС — очистки колонны труб и забоев от песчаных пробок. При внедрении данной технологии использовали КНТ с наружным диаметром 19 мм. В настоящее время созданы буровые установки, работающие с колоннами диаметром до 114 мм. При помощи КНТ с промежуточными значениями диаметров в этом диапазоне (19—114 мм) можно осуществлять практически весь набор операций подземного ре­

монта скважин и бурения. Параллельно с совершенствованием и созданием новых технологий выполнения нефтепромысловых работ шло развитие и технологии изготовления КНТ, а также нефтепромыслового оборудования и инструмента, обеспечива­ ющего их применение.

Оборудование для работы с использованием КНТ обеспечи­ вает резкое повышение эффективности процессов ремонта и

бурения скважин, особенно при проведении работ на месторож­ дениях со сложными геологическими и климатическими усло­ виями.

Однако преимущества КНТ и новые технические решения, способствующие их совершенствованию, позволяют постоянно расширять область применения данного оборудования и повы­ шать эффективность ведения работ. Например, использование колонны непрерывных труб внесло изменения в практику буре­ ния нефтяных и газовых скважин, особенно при их заканчивании, а также в технологию выполнения каротажных исследова­ ний, работ по вскрытию пласта в сильно искривленных и гори­ зонтальных скважинах.

Перспективы дальнейшего применения КНТ обусловлены, в частности, следующими факторами:

—к настоящему времени создано оборудование, позволяющее работать с колоннами непрерывных труб практически всех необхо­ димых диаметров и длин при высоких скоростях спуска и подъема;

—обеспечена долговечность КНТ в условиях нейтральных и коррозионно-активных жидкостей.

Высокая эффективность работ, выполняемых с использова­ нием КНТ, безусловно повлияет на стратегию и тактику разра­ ботки месторождений в будущем. Прежде всего это касается эк­ сплуатации месторождений, расположенных в отдаленных и труд­ нодоступных районах, а также тех, пластовая жидкость которых имеет аномальные свойства. Кроме того, при дальнейшем со­ вершенствовании оборудования, обеспечивающего работу КНТ, можно достичь высокой эффективности проведения всего ком­ плекса работ, связанных с бурением, освоением, эксплуатацией

иремонтом горизонтальных скважин.

Можно выделить основные ключевые направления развития данных технологий в России:

—увеличение количества типоразмеров установок;

—повышение технического уровня оборудования, эксплуа­ тационных характеристик агрегатов;

—разработка систем автоматизированного контроля за функ­ ционированием узлов агрегатов и технологическими процессами;

—создание установок с непрерывными трубами большого диаметра для забуривания вторых стволов и проходки горизон­ тальных участков скважин;