ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕМОНТА СКВАЖИН ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Необходимость подземного ремонта и освоения скважины или просто спуска в нее колонны труб, когда она способна фонтанировать, обусловило создание оборудования для спуска в скважину или подъема из нее колонны труб, или для ее ремонта под давлением.
Для осуществления такого процесса возникла необходимость в создании, во-первых, устройств для герметизации устья, способных при этом пропускать без утечек газа или жидкости спускаемые или поднимаемые трубы, и, во-вторых, устройства для спуска и для подъема колонн труб.
Попытки создания подобного оборудования начались еще в двадцатых годах, однако многие годы они заканчивались неудачно, и лишь в последние 15—20 лет такое оборудование было в достаточной степени конструктивно отработано для широкого использования. Столь длительный процесс отработки и совершенствования этого оборудования объясняется его сложностью.
Ускорению его отработки и выпуска способствовала начавшаяся разработка нефтегазовых месторождений на морском и океанском шельфе, где выполнение целого ряда внутрискважинных операций осуществимо только под давлением при надежно герметизированном устье скважины.
Главными требованиями к оборудованию для ремонта скважин под давлением, кроме обеспечения спуска или подъема колонн труб, являются обеспечение его высокой надежности и полное исключение утечек нефти или жидкости.
Комплексы спуско-подъемного оборудования для ремонта скважин под давлением представляют собой обычно группу агрегатов, самоходных или буксируемых на прицепе, монтируемых или связываемых в единую систему в зоне скважины на время выполнения на ней работ.
Оборудование это полностью гидрофицировано на основе гидростатического привода. Именно гидрофикация этого вида техники позволила после многих лет работ создать высоконадежные агрегаты для работы под давлением и выполнять под давлением практически все необходимые операции без глушения фонтанирующей скважины, что способствует увеличению ее продуктивности [36, 55, 56].
Общий вид расположения основного оборудования, размещенного в зоне обслуживаемой скважины, показан на рис. 10.40.
Как видно, в данном случае основная часть оборудования-превенторы и подъемник — монтируются на устье скважины, что обеспечивает соосность всей системы ей стволом скважины. Такой способ монтажа используется и на морских скважинах.
Транспортирование агрегатированного оборудования на суше обычно выполняется с помощью специальных транспортных платформ — полуприцепов с крановым устройством для погрузки—разгрузки этого оборудования.
Известно несколько схем устройств для спуска — подъема труб под давлением (рис. 10.41). Общим для всех схем является создание усилий, передаваемых колонне труб с помощью клиньевых спайдерных устройств как вверх, так и вниз.
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 назначения выполняется с гидроприводом.
Типичным исполнением гидроприводного подъемника является конструкция (рис. 10.42), монтируемая на устье скважины. Главные узлы такого подъемника — спайдеры, вращатель (трубный 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 втором подвеска колонны Н КТ в трубной головке должна быть муфтовой с герметизацией затрубного пространства.
Рис. 10.41. Принципиальные, схемы подъемников для спуска труб под давлением:
а — гидроприводный: 1,2 — подвижный и неподвижный клиньевые захваты; 3 — подвижная траверса; 4— неподвижная траверса; 5— цилиндры; 6 — штоки цилиндров; б — гидроприводный с соосным расположением 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, Н — ходовые концы канатов талевых систем; 15, 16— «мертвые» концы канатов; А — поршневая полость; Б — штоковая полость
Подъемник в агрегате для ремонта скважин под давлением конструктивно выполняется в зависимости от типа труб (наматываемых или обычных). При работе с колонной из ненаматы-ваемых труб их поднимают и спускают с перехватом колонны клиньями подвижных и неподвижных слайдеров. Подъемник приводится в действие гидроприводом, работающим обычно от ДВС. Подача очередных труб к подъемнику при спуске колонны в скважину осуществляется с помощью агрегатированного с ним крана с гидроприводной лебедкой, а их свинчивание — развинчивание с помощью гидроприводного трубного ключа, также агрегатированного с подъемником.
Рис. 10.42. Конструктивная схема гидроподъемника:
1— фланец устья скважины; 2— колонна НКТ; 3— катушка-переводник; 4- опорный фланец подъемника, 5— уплотнение герметизатора; б— цилиндр; 7 — нажимное кольцо неподвижного спайдера; 8— клинья неподвижного спайдс-ра; 9— цилиндры привода неподвижного спайдера; 10— траверса неподвижная; 11 — рабочая площадка; 12 — нажимное кольцо подвижного спайдера; 13 — клинья подвижного спайдера; 14 — цилиндры привода подвижного спайдера;15— траверса подвижная; 16— вращающийся корпус; 17— шестерня вращающихся клиньев; 18— гидромотор; 19, 22— распределители; 23— насос; 24— бак
Силовой привод обычно устанавливается в стороне от подъемника (см. рис. 10.40).
Агрегаты для подземного ремонта скважин под давлением выполняются таким образом, чтобы при укомплектовании их на время ремонта соответствующим технологическим оборудованием, например роторами, промывочными насосами, можно было бы выполнять весь комплекс работ, необходимых для данной скважины.
Принципиальные схемы основных механизмов агрегата аналогичны ранее рассмотренным.
Схемы и конструкция силовых цилиндров подъемника, его узлов и деталей, т.е. собственно цилиндров, штоков, поршней, штоковых уплотнений аналогичны деталям того же назначения, используемым, например, в гидроприводных штанговых скважинных установках. Схемы и конструкция элементов (неподвижных и подвижных) слайдеров: корпусов, клиньев, сменных плашек, их гидроприводов — аналогичны слайдерам для подземного ремонта. Схемы и конструкции трубных ключей аналогичны гидроприводным ключам рассмотренных типов.
Конструкция герметизатора (рис. 10.43) также аналогична применяемым для различных целей устьевым скважинным герметизаторам.
Компоновка превенторов на устье скважины, позволяющая выполнять спуско-подъемные операции (рис. 10.44), осуществляется следующим образом. На корпусе трубной головки монтируется превентор 1 с глухими плашками, выше — аварийный 2 с трубными плашками, а над ним два превентора 3 и 6, соединенные стояком 4 и управляемые гидроприводными кранами 5 и 9. Подъемник при наличии превенторов размещен над ними, а в нижней части подъемника монтируется герметизатор 8 на крестовине 7.
Принципиальная схема и конструкция превенторов аналогичны обычным, применяемым при бурении скважин.
Рис. 10.43. Герметизатор: Рис. 10.44. Схема компоновки
Источник
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕМОНТА СКВАЖИН ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Для ремонтов скважин под давлением разработаны техника и технология, обеспечивающие сохранение депрессии на пласт и исключение воздействия на него утяжеленных растворов. Подобные работы называются работами под давлением. При их проведении используется оборудование, герметизирующее устье скважины и позволяющее проводить процесс спуска-подъема через это оборудование при избыточном давлении в скважине.
При работах под давлением, например при подъеме колонны НКТ, выполняют следующие операции:
-в нижней части извлекаемой колонны устанавливают устройство (пробка, обратный клапан), препятствующее доступу пластовой жидкости в подъемную колонну;
-поднимают колонну труб при герметизации межколонного пространства;
-после подъема последней трубы устье скважины герметизируется.
При спуске колонны эти работы выполняют в обратной последовательности.
Особенностью грузоподъемного механизма, применяемого при выполнении всех этих операций, является обеспечение усилия, направленного не только вверх при подъеме, но и вниз при спуске труб (а в ряде случаев и при подъеме), поскольку сила, выталкивающая трубы при значительном давлении в скважине, может превышать их собственный вес.
Устьевое оборудование должно надежно уплотнять колонну при ее перемещении как в вертикальном направлении, так и при вращении, причем герметизация не должна нарушаться как при прохождении труб, так и муфт или установленного на трубах инструмента.
При работе с колонной, собираемой из отдельных труб, используют механизм прерывного действия (рис. III.37). На устье скважины устанавливают основание, в центре которого располагают уплотнение, а по бокам — два гидроцилиндра, связанных траверсой. Штоки цилиндров соединены подвижной траверсой, на которой размещен подвижный захват, неподвижный располагается на неподвижной траверсе, находящейся в верхней части цилиндров.
При подаче рабочей жидкости в нижние полости цилиндров под поршень подвижный захват поднимается, при подаче в верхнюю полость —■ над поршнем подвижный захват опускается.
Над гидравлическим подъемником располагается вышка, несущая обычную талевую систему с крюком, к которому подвешен на штропах элеватор.
Процесс подъема или спуска труб с помощью гидравлического подъемного механизма заключается в срабатывании верхнего захвата, отпускании неподвижного захвата, перемещении рабочего захвата вместе с колонной вверх, если поднимают трубы, или вниз, если трубы спускают; в срабатывании нижнего захвата, фиксирующего колонну труб, пока освободивший ее подвижный захват перемещается в исходное положение.
Оборудование для выполнения операций при спуске и подъеме труб (рис. III.38) включает блоки гидроцилиндров 3, спайдеры 1 я 4 па подвижной 6 и неподвижной 2 траверсах, элеваторы 10 и 8, мачту 7 с двухшкивным кронблоком, сдвоенную вспомогательную гидравлическую лебедку 5 и трубный ключ 12.
В исходном положении траверса находится внизу (рис. III.38, а), колонна удерживается спайдером 4. Элеватор 10 подготовлен к открытию и снятию. С помощью элеватора 8 поднята с мостков и подготовлена к установке очередная труба 9, а подвесной ключ отведен.
После этого элеватор захватывает очередную трубу, лежащую на мостках 13, труба 9, висящая на элеваторе 8, подготовлена к свинчиванию с колонной 11, подвесной ключ 12 надвигается на
трубу и свинчивает ее с колонной, удерживаемой спайдером, расположенным на неподвижной траверсе 2 (рис. III.38, б).
Спайдер 4 на подвижной траверсе 6 закрыт (рис. III.38, в), на неподвижной 2— открыт, спуско-подъемный механизм 3 перемещает колонну вниз, ключ 12 отведен, элеватор 8 находится под муфтой трубы 9, а элеватором 10 с помощью лебедки 5 поднимают трубу с мостков для последующей установки ее в колонну (рис. 111.38, г).
Поскольку длина хода поршней гидроцилиндров спуско-подъем-ного механизма меньше длины трубы, спуск колонны на всю длину трубы и подготовка к наращиванию колонны осуществляются с перехватом.
В процессе спуско-подъемных операций используется вспомогательная гидравлическая лебедка, которая обеспечивает перемещение труб синхронно с перемещением колонны с помощью гидравлического подъемника.
Установки подобного рода оснащаются подвесными ключами с гидроприводом, для разбуривания пробок используется легкий ротор, встроенный в подвижную траверсу. Для захвата труб применяются гидроуправляемые спайдеры со сменными клиньями.
Рис.II 1.38. Схема выполнения спуско-подъемных операций сколонной труб на
Источник
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕМОНТА СКВАЖИН ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Для ремонтов скважин под давлением разработаны техника и технология, обеспечивающие сохранение депрессии на пласт и исключение воздействия на него утяжеленных растворов. Подобные работы называются работами под давлением. При их проведении используется оборудование, герметизирующее устье скважины и позволяющее проводить процесс спуска-подъема через это оборудование при избыточном давлении в скважине.
При работах под давлением, например при подъеме колонны НКТ, выполняют следующие операции:
-в нижней части извлекаемой колонны устанавливают устройство (пробка, обратный клапан), препятствующее доступу пластовой жидкости в подъемную колонну;
-поднимают колонну труб при герметизации межколонного пространства;
-после подъема последней трубы устье скважины герметизируется.
При спуске колонны эти работы выполняют в обратной последовательности.
Особенностью грузоподъемного механизма, применяемого при выполнении всех этих операций, является обеспечение усилия, направленного не только вверх при подъеме, но и вниз при спуске труб (а в ряде случаев и при подъеме), поскольку сила, выталкивающая трубы при значительном давлении в скважине, может превышать их собственный вес.
Устьевое оборудование должно надежно уплотнять колонну при ее перемещении как в вертикальном направлении, так и при вращении, причем герметизация не должна нарушаться как при прохождении труб, так и муфт или установленного на трубах инструмента.
При работе с колонной, собираемой из отдельных труб, используют механизм прерывного действия (рис. III.37). На устье скважины устанавливают основание, в центре которого располагают уплотнение, а по бокам — два гидроцилиндра, связанных траверсой. Штоки цилиндров соединены подвижной траверсой, на которой размещен подвижный захват, неподвижный располагается на неподвижной траверсе, находящейся в верхней части цилиндров.
При подаче рабочей жидкости в нижние полости цилиндров под поршень подвижный захват поднимается, при подаче в верхнюю полость — над поршнем подвижный захват опускается.
Над гидравлическим подъемником располагается вышка, несущая обычную талевую систему с крюком, к которому подвешен на штропах элеватор.
Процесс подъема или спуска труб с помощью гидравлического подъемного механизма заключается в срабатывании верхнего захвата, отпускании неподвижного захвата, перемещении рабочего захвата вместе с колонной вверх, если поднимают трубы, или вниз, если трубы спускают; в срабатывании нижнего захвата, фиксирующего колонну труб, пока освободивший ее подвижный захват перемещается в исходное положение.
Оборудование для выполнения операций при спуске и подъеме труб (рис. III.38) включает блоки гидроцилиндров 3, спайдеры 1 я 4 па подвижной 6 и неподвижной 2 траверсах, элеваторы 10 и 8, мачту 7 с двухшкивным кронблоком, сдвоенную вспомогательную гидравлическую лебедку 5 и трубный ключ 12.
В исходном положении траверса находится внизу (рис. III.38, а), колонна удерживается спайдером 4. Элеватор 10 подготовлен к открытию и снятию. С помощью элеватора 8 поднята с мостков и подготовлена к установке очередная труба 9, а подвесной ключ отведен.
После этого элеватор захватывает очередную трубу, лежащую на мостках 13, труба 9, висящая на элеваторе 8, подготовлена к свинчиванию с колонной 11, подвесной ключ 12 надвигается на
трубу и свинчивает ее с колонной, удерживаемой спайдером, расположенным на неподвижной траверсе 2 (рис. III.38, б).
Спайдер 4 на подвижной траверсе 6 закрыт (рис. III.38, в), на неподвижной 2— открыт, спуско-подъемный механизм 3 перемещает колонну вниз, ключ 12 отведен, элеватор 8 находится под муфтой трубы 9, а элеватором 10 с помощью лебедки 5 поднимают трубу с мостков для последующей установки ее в колонну (рис. 111.38, г).
Поскольку длина хода поршней гидроцилиндров спуско-подъем-ного механизма меньше длины трубы, спуск колонны на всю длину трубы и подготовка к наращиванию колонны осуществляются с перехватом.
В процессе спуско-подъемных операций используется вспомогательная гидравлическая лебедка, которая обеспечивает перемещение труб синхронно с перемещением колонны с помощью гидравлического подъемника.
Установки подобного рода оснащаются подвесными ключами с гидроприводом, для разбуривания пробок используется легкий ротор, встроенный в подвижную траверсу. Для захвата труб применяются гидроуправляемые спайдеры со сменными клиньями.
Рис. II 1.38. Схема выполнения спуско-подъемных операций с колонной труб на
скважине под давлением
Гидравлический индикатор веса ГИВ6-М2
Категория: (Гидравлические индикаторы веса)
Предназначен для измерения и регистрации усилий натяжения неподвижного конца талевого каната при бурении и капитальном ремонте скважин.
В зависимости от назначения индикатор выпускается в семи модификациях, различающихся типом трансформатора давления и составом блока вторичных приборов:
ГИВ6-М2-1-совмещённый указатель (с основной и верньерной шкалой), пресс-бачок, манометр самопишущий ДМ-2001, трансформатор ТД-300.
ГИВ6-М2-2-совмещённый указатель (с основной и верньерной шкалой), пресс-бачок, манометр самопишущий ДМ-2001, трансформатор ТД-150.
ГИВ6-М2-3- указатель с основной шкалой, пресс-бачок, манометр самопишущий ДМ-2001, трансформатор ТД-300.
ГИВ6-М2-4- указатель с основной шкалой, пресс-бачок, манометр самопишущий ДМ-2001, трансформатор ТД-150.
ГИВ6-М2-5- указатель с основной шкалой, пресс-бачок, трансформатор ТД-150.
Основная приведенная погрешность измерения усилий натяжения каната (в % от максимального усилия);
— для индикаторов с трансформатором давления ТД-150 — ± 4 %;
— для индикаторов с трансформатором давления ТД-300 — ± 2,5 %.
Дополнительная погрешность при отклонении температуры от (20±5) °C на каждые 10°C — ± 0,5% от максимального усилия.
Максимальное давление в гидравлической системе индикатора – 1 МПа.
Рабочая жидкость гидравлической системы индикатора – жидкости полиметилсилоксановые ПМС-5; ПМС-6;ПМС-10 ГОСТ 13032-77 или аналогичные по физическим свойствам.
Поставка индикаторов производится без заполнителя.
При работе индикатора при температуре от –50 до +5 °C манометр самопишущий должен быть утеплён.
Комплект оборудования для промывки скважин (КОПС)
Комплект оборудования для промывки скважин выпускается по ТУ 00221801.002-92, и предназначен для спуска труб под давлением и герметизации устья при размыве гидратных и парафино-гидратных отложений в насосно-компрессорных трубах различными неагрессивными жидкостями. Оборудование предназначено для эксплуатации в условиях климатических районов l2-ll2 по ГОСТ 16350-80. Климатическое исполнение УХЛ, ХЛ, категория размещения 1 по ГОСТ 15150. Оборудование сертифицировано на соответствие требованиям нормативных документов: ГОСТ 12.2.088-98, РД 08-200-98. Сертификат соответствия № РОСС RU.H002.B00357 от 15 ноября 2001г. Лицензия №177 от 15 ноября 2001г.
Устройство и работа:
Комплект предназначен для спуска труб под давлением и герметизации устья при размыве различного вида пробок в насосно-компрессорных трубах различными неагрессивными жидкостями.
Комплект состоит из следующих составных частей (см. рисунок): превентора со сменной переводной катушкой, головки герметизирующей, катушки шлипсовой, хомута, клапанов обратных, натяжных роликов и стропа.
Клапан обратный служит для предотвращения прорыва газа и нефти в насосный агрегат и на устье скважины при проколегидратной пробки, перекрытия канала промывочной трубы при наращивании труб. Клапан обеспечивает пропуск жидкости в одном направлении.
Хомут закрепляется на промывочной трубе и передаёт усилие от стропа на колонну труб, что обеспечивает движение колонны вниз. В корпусе хомута равнорасположены три подпружиненные клина, которые перемещаются по наклонным направляющим. Пружина обеспечивает постоянный контакт клиньев с промывочной трубой. При перемещении корпуса вниз, за счет наклонных направляющих и силы трения между клиньями и трубой, происходит надежное обжатие промывочной трубы и перемещение её вниз. При движении корпуса вверх клинья отжимаются, обеспечивая перемещение хомута вверх. Для перемещения хомута вниз без промывочной трубы необходимо отжать клинья вращением маховика против часовой стрелки. В нижней части корпуса имеются места для присоединения стропа.
Катушка шлипсовая служит для удержания колонны технологических труб от возможного перемещения вверх, обеспечивая свободное перемещение колонны промывочных труб в скважину. Конструкция и принцип работы катушки аналогичны хомуту. Для обеспечения подъема колонны промывочных труб необходимо отжать клинья вращением маховика против часовой стрелки. К нижней части корпуса приварен фланец, обеспечивающий соединение с другим оборудованием. Головка герметизирующая предназначена для герметизации кольцевого пространства между промывочными трубами и эксплуатационной колонной. Обеспечивает пропуск промывочной колонны.
Головка герметизирующая состоит из корпуса, с обеих сторон которого приварены фланцы для соединения с другим оборудованием. В корпусе установлены один или два резиновых уплотнителя, герметизирующих трубу. Строп служит для передачи усилия от натяжного ролика к хомуту.
Строп изготовлен из стального каната, концы которого заделаны на коуше, при помощи которого обеспечивается соединение с хомутом.
Ролик обеспечивает изменение направления каната. Между двумя щеками с одной стороны расположен блок, по которому движется канат, с другой стороны — болт для крепления ролика к фонтанной арматуре.
Ролик натяжной предназначен для передачи усилия от тягового органа стропу и уравновешивания натяжения в ветвях стропа. Он состоит из двух блоков различного диаметра, расположенных между щеками.
Превентор является противовыбросовым оборудованием, гарантирующим безопасность ведения работ, и служит для герметизации кольцевого пространства между эксплуатационной колонной и промывочными трубами, а также удержания колонны промывочных труб. Превентор закрывается:
— при повышении давления выше эксплуатационного давления комплекта;
— при перерывах в работе;
— при необходимости замены катушки шлипсовой, головки герметизирующей или их узлов и деталей.
Основной деталью превентора является корпус. Верхняя часть корпуса оканчивается фланцем, при помощи которого к превентору крепится головка, герметизирующая или другое оборудование. На нижней части нарезана резьба НКТ 114 для присоединения катушек переходных. Внутри корпуса установлены плашки в соответствии с диаметром пропускаемых труб или глухие. На плашке установлены центрирующий рог, вкладыши и уплотнитель. Плашки перемещаются при помощи штока, проходящего через боковые крышки. Шток в крышке уплотняется двумя резиновыми кольцами. Крышка вворачивается в корпус по резьбе НКТ 114 и дополнительно уплотняется резиновым кольцом. Шток перемещается по трапецеидальной резьбе вращением маховика.
Катушки переходные обеспечивают присоединение превентора к фонтанным арматурам с условным проходом 65 и 100мм, на рабочее давление 14 и 21МПа, а также к Румынской арматуре. С одной стороны катушки нарезана муфтовая резьба НКТ 114, с другой -расположен фланец, соответствующий определённому типу фонтанной арматуры.
Для создания необходимого усилия проталкивания рекомендуется применять ручную рычажную лебедку (в комплект поставки не входит). В процессе эксплуатации лебедка должна быть заякорена.
Комплект монтажных частей обеспечивает монтаж изделия на устье скважины и содержит стальные прокладки, шпильки и гайки.
Комплект сменных частей содержит сменные переходные катушки, кроме установленной на превенторе.
Принцип работы заключается в том, что при помощи промывочных труб к пробке подаётся раствор неагрессивной жидкости нагретой до температуры 70°-100°С. За счёт температуры и скоростного напора жидкости происходит размыв пробки, восходящий поток выносит составляющие пробки на устье и через боковой отвод из скважины.
Источник