 |
Подъемные сооружения и механизмы для ремонта скважин
|
|
|
|
Для подземного ремонта скважин необходимы подъемные сооружения и механизмы, а также специальный инструмент. Применяют подъемные сооружения двух видов: стационарные и передвижные. Стационарные подъемные сооружения - это специальные эксплуатационные вышки и стационарные мачты.
Вышки (ВЭТ22 x 50 - вышка эксплуатационная трубчатая, высотой 22 м, грузоподъемной силой 500 кН) изготавливаются из труб и устанавливаются на скважине вместо буровой вышки. Мачты - двуногие, также изготавливаемые из отработанных НКТ, высотой 15 и 22 м, грузоподъемной силой 150 и 250 кН. (МЭСН15 - 15 и МЭСН22 - 25) имеют опоры в виде трубчатых ферм, соединяемые вместе кронблоком в верхней части. Мачты оборудуются маршевыми лестницами, иногда устройствами для подвески штанг и площадкой для верхового рабочего. При установке на скважине мачты укрепляются растяжками. Стационарные вышки и мачты используются лишь 2 - 3 % календарного времени, поэтому их установка может быть оправдана только тогда, когда скважина слишком часто ремонтируется. В противном случае это приводит к неоправданным расходам металла и денежных ресурсов. Поэтому на промыслах используются передвижные мачты, передвижные агрегаты с телескопическими мачтами или складными вышками.
Передвижная мачта на колесном или гусеничном ходу (например, телескопическая мачта ПТМТ-40), широко применяемая на промыслах Башкирии и Татарии, монтируется над центром скважины и для устойчивости расчаливается в два яруса канатными оттяжками (рис. 15. 1). Секции мачты раздвигаются с помощью лебедки трактора. Высота мачты при выдвижении первой секции - 15 м, грузоподъемная сила 400 кН, при выдвижении двух секций - 20 м и грузоподъемная сила 250 кН. При этих грузоподъемностях можно выполнять подавляющую часть работ по ремонту скважин.
|
|
|
Рис 15. 1. Передвижная мачта для подземного ремонта в рабочем положении
В последнее время все большее применение находят самоходные агрегаты для текущего и капитального ремонтов скважин. Так, например, самоходный агрегат А-50У, смонтированный на шасси автомобиля КрАЗ-257, грузоподъемной силой 500 кН, предназначенный для спуско-подъемных операций с насосно-компрессорными и бурильными трубами с укладкой их на мостки перед скважиной, позволяет проводить освоение скважин, текущий и капитальный ремонты, разбуривание цементных пробок в трубах диаметром 146 и 168 мм с промывкой скважины, устанавливать арматуру устья, а также выполнять буровые работы. Агрегат А - 50У (рис. 15. 2) состоит из двух барабанной лебедки с приводом от трансмиссии, раздвижной вышки рамной конструкции с талевой системой, ротора с гидроприводом, насосного блока и системы управления. Тяговый четырехтактный восьмицилиндровый дизель ЯМЗ-238 автомобиля мощностью 177 кВт при частоте вращения вала 2100 мин-1 используется для привода подъемной лебедки, насосного агрегата, компрессора и других элементов установки. Грузоподъемная сила агрегата на крюке при оснастке талевой системы 4 x 3 при работе на первой скорости составляет 500 кН, на второй - 345 кН, на третьей - 126 кН и на четвертой - 75 кН. Высота вышки от уровня земли до оси кранблока 22, 4 м. На двухосном колесном прицепе установлен промывочный насос 9МГР-61, развивающий наибольшее давление 16 МПа при подаче 6, 1 л/с и давление 6 МПа при наибольшей подаче 10 л/с. Насос приводится в действие с помощью карданного вала от двигателя автомобиля. Масса насосного блока с прицепом 4, 1 т. Масса всего агрегата 31 т.
На агрегате имеется ограничитель подъема крюка, автоматически отключающий лебедку при затаскивании талевого блока. Вышка агрегата - двухсекционная телескопическая, поднимаемая в рабочее положение гидродомкратами и опирающаяся на опорные винтовые домкраты. Верхняя секция вышки выдвигается при помощи талевой системы и фиксируется на механически управляемых упорах. Вышка для работы расчаливается четырьмя оттяжками к якорям, зарытым в землю, и двумя - к передней части автомобиля. Агрегат устанавливается у скважины на специальную бетонированную площадку, как и все передвижные агрегаты, предназначенные для ремонта
|
|
|
Рис. 15. 2. Агрегат А-50У для ремонта скважины
1 - передняя опора, 2 - промежуточная опора, 3 - компрессор, 4 - трансмиссия, 5 - промежуточный вал, 6 - гидродомкрат для подъема вышки, 7 - талевая система, 8 - ограничитель подъема талевого блока, 9 - лебедка, 10 - вышка, 11 - пульт управления, 12 - опорные домкраты, 13 - ротор
скважин. Управление всеми механизмами агрегата при установке вышки в рабочее положение, как и при спуско-подъем-ных операциях, осуществляется с открытого пульта управления, расположенного на раме агрегата у задней опоры вышки, слева по ходу автомобиля.
Другим типичным представителем самоходных агрегатов для подземного ремонта скважин может служить агрегат «Бакинец» (рис. 15. 3), предназначенный для спуско-подъемных операций с укладкой труб и штанг на мостки. Агрегат смонтирован на гусеничном тракторе Т-100МЗ. Он имеет коробку передач, однобарабаннную лебедку, телескопическую вышку с талевой системой, кулисный механизм подъема вышки, систему управления агрегатом и другие вспомогательные механизмы. Агрегат имеет собственную систему освещения для работы в ночное время с питанием от электрооборудования трактора. Вышка высотой 17, 4 м поднимается в рабочее положение кулисным механизмом с винтовым приводом. Верхняя секция выдвигается с помощью талевой системы. В рабочем положении вышка расчаливается шестью оттяжками к якорным петлям, врытым в землю. Всеми механизмами агрегата управляет машинист из кабины трактора. Агрегат «Бакинец-ЗМ» имеет максимальную грузоподъемную силу 370 кН при семиструнной оснастке талевой системы и 320 кН при шестиструнной оснастке на первой скорости подъема крюка, равной соответственно 0, 17 и 0, 15 м/с. На высшей (четвертой) скорости подъема крюка, равной 0, 7 и 0, 6 м/с, грузоподъемная сила снижается до 76 и 89 кН при шестиструнной и семиструнной оснастке талевой системы, соответственно. Тяговый двигатель - четырехцилиндровый дизель Д-108 мощностью 66 кВт при частоте вращения вала 1070 мин-1. Масса агрегата 20 т.
|
|
|
Длительная эксплуатация нефтяных или газовых скважин приводит к тому, что периодически их требуется ремонтировать. При ремонте может потребоваться замена НКТ или спуско-подъемного оборудования, прочистка обвалившихся элементов ствола, промывка и ряд других процедур. Чаще всего работы проводятся под землей, и их классифицируют на текущий и капитальный ремонт скважин. В первом случае они проводятся в плановом порядке: они могут касаться очистки всего ствола или отдельных элементов, внесения изменений в режим функционирования и т. д. Капитальный ремонт подразумевает масштабную замену оборудования, устранение серьезных неисправностей, углубление или расширение ствола, а также вторичное бурение.
Для текущего и капитального ремонта нефтяной скважины используется профессиональное оборудование, а перед ремонтом необходимо подготовить к спуско-подъемным работам, провести исследование ствола и забоя, а также прилегающих пластов на предмет давления, наличия инородных предметов, воды и другие параметры. При ремонте, вне зависимости от того, текущий он или капитальный, важно соблюдать технику безопасности, а также природоохранные нормативы.
Текущий ремонт
Текущим ремонтом называются работы по восстановлению рабочего состояния техники и инструментов, смена режима работы (интенсивность, особенности добычи и т. д. ), а также очистные действия различных уровней скважины от наслоившихся отложений, которые появляются там спустя несколько лет эксплуатации. Также к техническому текущему ремонту относится очистка самого оборудования. Все текущие манипуляции со скважиной делятся на профилактические действия и работы по восстановлению работоспособности.
В первом случае ремонт позволяет избежать таких рисков, как уменьшение объема ценных ресурсов, извлекаемых в процессе, разрушение ствола, обводнение, засорение и другие неприятные последствия. Периодичность проведения ремонтов напрямую зависит от параметров эксплуатации, и компания, которая занимается разработкой месторождений нефти, проводит профилактические работы регулярно. К запланированным текущим работам относятся следующие виды действий:
|
|
|
· Очистка от песчаных засоров при помощи промывания, механическим путем или специальной желонкой.
· Замена отдельных элементов насоса или всей насосной станции.
· Устранение неисправностей труб, а также их замена.
· Замена вышедших из строя штанг и опор.
· Изменения в параметрах опускания НКТ.
· Замена, текущий ремонт или очистка песчаного якоря.
Во втором случае исправлению подлежит внезапно произошедшая авария, вышедшее из строя оборудование, поврежденные в ходе ошибок в эксплуатации инструменты, трубы и т. д. Такие неисправности возникают непреднамеренно и вне графика, поэтому здесь необходима экстренная помощь специалистов.
Капитальный ремонт скважин
К действиям по капитальному ремонту скважин относятся такие манипуляции, как восстановление колонны, замена колец или их починка, работы над восстановлением функциональности забоя, исправление последствий крупных аварийных ситуаций (обрушение, засыпание), создание новых ответвлений или параллельно идущих стволов. К ним относят следующие виды действий:
· Изоляция определенных слоев, если того требует функциональность скважины.
· Отключение оборудования и его полное извлечение на поверхность с целью временного или постоянного прекращения эксплуатации месторождения.
· Капитальный ремонт ствола, создание второй колонны или починка труб НКТ на предмет герметичности.
· Воздействия с помощью химии или физических действий на пласты призабойной части.
· Ловильные работы.
· Уничтожение скважины, которое может быть инициировано из-за ее полной потери эффективности, сворачивания производства или иных причин.
При капитальном ремонте скважины достаточно часто приходится осуществлять ловильные манипуляции. Потребность в них появляется в случае, если в процессе эксплуатации подземные элементы оборудования обрываются и падают вниз; это не только приводит к повреждению ствола, но и не дает производить дальнейшую эксплуатацию скважины.
Алгоритм ловильных работ следующий:
· Глушение скважины перед капитальными ремонтными работами.
· Спуск специального диагностического оборудования (печать), с помощью которого устанавливается характер обрыва и расположение неисправных элементов.
|
|
|
· Подбор приспособления, которое будет применено для ловильных работ. Среди таких предметов может быть труболовочное оборудование, крюки, колокола, овершоты или приспособления типа «паук».
· С помощью выбранного устройства, которое опускается в ствол скважины, осуществляется захват элемента, который был оторван. Извлечение не всегда помогает очистить ее, поэтому в комплексе с устройствами применяется гидравлическая техника.
· Если же извлечь оборудование невозможно (это происходит из-за его большого веса, расклинивания в стволе или сложности захвата), то приходится бурить новый ствол. Старую скважину при этом необходимо ликвидировать.
Ø Прямая промывка скважины от песчаной пробки - процесс удаления из нее песка путем нагнетания промывочной жидкости внутрь спущенных НКТ и выноса размытой породы жидкостью через затрубное пространство скважины (затруб). Конец подвески труб оборудуют пером, фрезером, фрезером-карандашом.
Ø Скоростная прямая промывка - при наращивании промывочных труб процесс промывки не прекращается, это исключает оседание размытого песка и прихват колонны НКТ.
Ø Обратная промывка скважины - процесс удаления песка из скважины путем нагнетания промывочной жидкости в затрубное пространство и направлением восходящего потока жидкости через промывочные трубы. Благодаря меньшему сечению в них создаются большие скорости восходящего потока, что обеспечивает лучший вынос песка.
Ø Промывка скважин струйными аппаратами применяется в тех случаях, когда экс. колонна имеет дефекты. Установка для промывки состоит из струйного насоса, концентрично расположенных труб и поверхностного оборудования (шланга, вертлюга, приспособления для подлива воды)
Ø Очистка скважин от песчаных пробок аэрированной жидкостью, пенами и сжатым воздухом. Применяют в скважинах с небольшим столбом жидкости и при наличии на забоях рыхлых пробок. Для герметизации устья используют сальник. В качестве рабочего агента применяют аэрированную жидкость, пену, сжатый воздух. Преимущества такого способа - исключение поглощения промывочной жидкости пластом; ускорение процесса ввода скважины в эксплуатацию после очистки от пробки; возможность очистки части колонны ниже отверстий фильтра (зумпфа).
Ø Промывка аэрированной жидкостью с добавлением ПАВ. Применяют в скважинах с низким пластовым давлением, эксплуатация которых осложнена частыми пробкообразованиями, а ликвидация пробок связана с поглощением пластом промывочной жидкости.
Ø Промывка скважин с поверхностно-активными веществами (ПАВ). Применяют для снижения поверхностного натяжения на границе нефть - вода. Добавка ПАВ к жесткой воде способствует снижению ее поверхностного натяжения и быстрому, почти полному удалению этой воды из призабойной зоны при освоении скважины. В качестве ПАВ используют сульфанол, сульфонатриевые соли, деэмульгаторы и др.
Ø Промывка скважин пенами. При определенной концентрации раствора ПАВ в воде образуется стабильная пена, которую используют для промывки скважин.
Колтюбинг - одно из перспективных и развивающихся направлений специализированного оборудования для газонефтепромышленности. Оно основано на использовании гибких непрерывных труб, которые заменяют традиционные сборные бурильные трубы при работах внутри скважин. Такие трубы благодаря своей гибкости способны предоставить доступ даже в боковые и горизонтальные стволы, кроме того не требуется производить операции по сборке/разборке бурильной колонны.
Колтюбинг широко используется в технологических, а также ремонтно-восстановительных работах[1], производимых на газовых, нефтяных и газоконденсатных скважинах.
Технология была изобретена в 1950-е, стала широко применяться только в конце 1980-х. Является более дешёвой и экологичной по сравнению с классическими колоннами[2].
Одно из основных ограничений классического колтюбинга — невозможность использования вращения. [3] Из-за этого для бурения основной скважины чаще используют традиционные установки, [2][4] хотя существуют проекты бурения с помощью колтюбинга (Coiled tubing drilling), в том числе вращающегося (Rotating coiled tubing) или TTRD[5][6]
На 2006 год количество колтюбинговых установок оценивалось в одну тысячу, примерно половина из которых работала в Северной Америке, в том числе на Аляске. [6][7]
Оборудование для колтюбинга включает не только гибкие металлические трубы, но и различное внутрискважинное и наземное оборудование: колтюбинговый агрегат (в том числе катушку с трубами, инжекторную головку и др. [8]), а также буровой насос, бустерную установку или специальные компрессоры для нагнетания инертного газа, технику для нагрева технологической жидкости, генератор инертного газа и разнообразное устьевое оборудование. В состав такого оборудования могут входить и многочисленные насадки, режущие инструменты, забойные двигатели, породоразрушающие инструменты, отклонители, пакеры и многие другие приборы.
Установки колтюбинговые делятся на три класса: лёгкий, средний, тяжёлый.
ГНКТ(ГИБКАЯ НКТ) - это автономная, легко транспортируемая установка с гидравлическим приводом, которая спускает и поднимает непрерывную гибкую НКТ в эксплуатационную НКТ или в обсадную трубу скважины. Технология ГНКТ может применяться в наземной и морской нефтедобыче и не требует отдельного станка КРС. ГНКТ можно применять на добывающих скважинах, она позволяет вести закачку рабочих жидкостей или азота во время спуска трубы.
Апробированные сервисные услуги ГНКТ для вертикальных, горизонтальных и направленных скважин включают:
· Бурение
· Каротаж и перфорация
· Вытеснение жидкостей
· Борьба с песком
· Повторное цементирование
· Установка и удаление цементных мостов
· ГНКТ как выкидная линия
· Ловильные работы
· Работа с пакерами
· Стимулирование
· Ликвидация парафиновых пробок
· Промывка забоя
1. 1 Бурение
Бурение посредством ГНКТ все чаще становится альтернативой традиционному бурению. Применяется для разведочных скважин, углубления существующих стволов скважин и бурения горизонтальных отводов из вертикальных стволов скважин. Преимущества ГНКТ включают:
· Экономичность - не требуется буровая установка, сокращаются время работы и затраты;
· Меньше повреждается пласт - бурение производится при пониженном гидростатическом давлении;
· Меньше время бурения - нет необходимости соединять бурильные трубы;
· После бурения та же самая ГНКТ применяется для заканчивания скважины;
· Компактность - объем оборудования в десять раз меньше традиционной буровой установки;
· Экологичность - ГНКТ уменьшает риск утечки жидкостей, меньший размер долота означает меньший объем добытого шлама и расходы на его утилизацию.
1. 2 Каротаж и перфорирование
· ГНКТ позволяет вести непрерывный каротаж всего интервала;
· Применяется полный диапазон приборов каротажа;
· Быстрые спуско-подъемные операции (СПО) на заданной скорости и точная доставка инструмента на место замеров;
· Продолжительная циркуляция жидкостей позволяет получить данные о дебите скважины и контролировать давление и температуру;
· Каротаж в действующей скважине;
· Все электрические соединения каротажных приборов делаются на поверхности.
· Перфорирование в вертикальных скважинах;
· Перфорирование при пониженном гидростатическом давлении увеличивает приток жидкости из пласта и уменьшает повреждения;
· Перфорирование в горизонтальных отводах скважин, где традиционные методы практически бессильны.
1. 3 Вытеснение жидкостей
Методы вытеснения жидкостей для вызова притока включают применение азота. Эффективность и экономичность - установленный факт при использовании таких методов, как:
· Газлифт и струйная промывка для вызова притока;
· Пенистые жидкости - улучшают вымывание твердых частиц из забоя со сложным профилем;
· Закачка азота для уменьшения гидростатического давления во время циркуляции и бурения.
1. 4 Борьба с песком
ГНКТ предлагает значительные преимущества для контроля песка. Способность установить КНБК (компоновка низа буровой колонны) непосредственно в зоне перфорации позволяет практически сразу начать подъем песка. С помощью смолистых материалов возможно установить пробку в зоне перфорации и прекратить попадание песка в ствол скважины. Затем пробка разбуривается, проводится новая перфорация и скважина возвращается в число действующих.
1. 5 Повторное (исправительное) цементирование
Испытанная альтернатива традиционным станкам КРС. Излишний приток воды можно уменьшить путем перекрытия каналов и изоляции непродуктивных зон перфорации. ГНКТ успешно использовался для закачки цемента на глубину до 5 791 метра.
1. 6 ГНКТ как выкидная линия
Стремительно растет популярность использования гибкой НКТ в качестве выкидной линии к сепаратору на морских платформах и наземных скважинах. Преимущества:
· Безопасность - существенно уменьшает опасность разлива жидкостей, что особенно важно в экологически чувствительных участках;
? Скорость монтажа линии.
1. 7 Ловильные работы
ГНКТ может проводить ловильные работы в вертикальных, горизонтальных и наклонно-направленных скважинах. Преимущества:
· Циркуляция различных жидкостей, включая азот и кислоту, под высоким давлением для промывки или растворения песка, бурраствора, накипи и других твердых частиц поверх улетевшего инструмента;
· Большие крутящие моменты для доставания инструмента из вертикальных или направленных скважин, что слишком тяжело для станка КРС;
· Одновременная циркуляция и работа по извлечению инструмента;
· Извлечение инструмента под давлением в действующей скважине без необходимости глушить скважину.
|
|
|
