Перспективных технологий депрессионного вскрытия. Нарушение естественного состояния призабойной зоны пласта при репрессионном вскрытии бурением
 Скачать 6.93 Mb.
|
|
Тема №3.2 Оборудование 30 Оборудование. Общие сведения. Основными компоненты инжектор, гусак, рабочая катушка, кабина оператора, двигатель гидравлического оборудования, стрип-пакер, кран, блок превенторов, противовыбросовое устройство и переходники для устьевого оборудования. В зависимости от проводимых работ компоновка может включать дополнительное оборудование насосы для закачки рабочей жидкости, насосы для закачки азота, штуцера гидравлические, или регулируемые вручную, лубрикаторы, лубрикаторы, устанавливаемые под блоком превенторов, кольцевой превентор, дополнительный превентор, проходной тройник, система циркуляции бурового раствора, обвязочные линии, каротажное оборудование, различные компоновки погружного оборудования, и т. д. 31 Оборудование. Агрегаты. Агрегаты фирмы «Dreco» Агрегат для работы с колонной гибких труб фирмы «Dreco» 1 - кабина водителя; 2- силовой агрегат; 3 - кабина оператора; 4 - барабан с КГТ; 5 - катушки с гибкими шлангами; б - направляющая дуга; 7 - nранспортер; 8 - монтажное устройство; 9 - задняя тележка шасси; 10 - раздаточная коробка шасси; 11 - передняя тележка шасси. 32 Оборудование. Агрегаты. Агрегаты фирмы «Dreco» Агрегат для подготовки и закачки технологической жидкости фирмы «Dreco» 1 - кабина водителя; 2 - силовой агрегат; 3- нагреватель; 4 -плунжерный насос для нагнетания технологической жидкости; 5- емкость для технологической жидкости 33 Оборудование. Агрегаты. Агрегаты фирмы «Рудгормаш» Агрегат КПРС в транспортном положении 1 - кабина, оператора; 2 - укладчик гибкой трубы; 3 - барабан с КГТ; 4 - механизм установки транспортера в рабочее положение; 5 -направляющая дуга; 6 - транспортер; 7 - автомобильное шасси; 8 -рама агрегата 34 Оборудование. Агрегаты. Агрегаты фирмы «Брянский Арсенал» Агрегат "Скорпион" в транспортном положении: 1 - герметизатор устья; 2 - транспортер; 3 - монтажное устройство; 4 - барабан; 5 - укладчик КГТ; 6 - направляющая дуга; 7 - колонна 35 Мобильная установка УПД-5М 1 – барабан, 2 –непрерывная труба, 3 – укладчик труб, 4 – механизм подачи для СПО. Характеристика установки Установка УПД-5М ориентирована на шасси автомобиля - КрАЗ-250 Тяговое усилие, кгс - 5000 Скорость спуска и подъема непрерывной трубы, м/с - 0-0,2 Давление в трубе, Мпа - 25 При наружном диаметре трубы 33 мм глубина спуска - до 1800 м При наружном диаметре трубы 25 мм глубина спуска - до 2300 м Одной установкой можно восстановить 100 и более скважин в год. Конструкция установки позволяет переходить с одного диаметра трубы на другой без проведения дополнительных работ. Оборудование. Агрегаты. Агрегаты завода «Металлист» 36 Компоновки агрегатов на автомобильных шасси Местоположение кабины оператора: a - за кабиной водителя, б - на корме агрегата, в-между барабаном для КТТ и транспортером; 1- кабина водителя; 2- кабина оператора; 3 - барабан с KIT; 4 - укладчик трубы; 5 - транспортер; 6-механизм установки транспортера в рабочее положение Оборудование. Агрегаты. Прочие модификации 37 Оборудование. Агрегаты. Агрегаты, смонтированные на полуприцепах и прицепах. Фирма «Dowell». Компоновка агрегата на полуприцепе в рабочем положении на скважине 1 - автомобиль-буксировщик; 2 - кабина оператора; 3 - барабан с КГТ; 4 — укладчик КГТ; 5 - колонна гибких труб; 6 - направляющая дуга; 7 - транспортер; 8-герметизатор устья; 9 - превентор; 10 — опора транспортера; 11 - оборудование устья скважины; 12 - устье скважины; 13 - насосная установка; 14 - рама агрегата 38 Размещение комплекта оборудования на автомобильном шасси и прицепе 1- кабина водителя; 2 - барабан с колонной гибких труб; 3 - укладчик KIT; 4 - кабина оператора; 5 - рама агрегата; 6 - направляющая дуга; 7 - транспортер; 8 - механизм установки транспортера в рабочее положение; 9 - насос для нагнетания технологической жидкости Оборудование. Агрегаты. Агрегаты, смонтированные на полуприцепах и прицепах. 39 Схема оборудовании устья скважины и основных узлов агрегата при выполнении работ с гибкой трубой 1 - укладчик трубы; 2 - колонна гибких груб; 3 - направляющая дуга; 4 -задвижка; 5 - транспортер; 6 - вертлюг; 7 - барабан с КГТ; 8 - герметизатор устья; секции превентора: 9 -перекрывающая вес поперечное сечение, 10 -с перерезывающими плашками, 11 - с удерживающими плашками, 12 - герметизирующая KГT; отвод жидкости: 13 - в полости НКТ; 14 -из кольцевого пространства между ПКТ и эксплуатационной колонной Оборудование устья скважины 40 Оборудование устья скважины Схема герметизатора устья с осевым расположением приводного цилиндра Колонна гибких труб 1 проходит через полый шток 3 , центрируется направляющей втулкой 5 и взаимодействует с уплотнительным элементом. Для установки нового и извлечения изношенного уплотнительного элемента в нижней части корпуса предусмотрен затвор 8 , положение которого относительно корпуса фиксируется посредством упорной резьбы или байонетного соединения. Для крепления герметизатора на превенторе имеется фланец 9 . Описанная конструкция герметизатора наиболее проста, по ее недостатки - это значительные осевые габариты и существенная масса. 41 Обычно герметизатор колонны гибких труб содержит уплотнительный элемент, через который пропущена гибкая труба. Степень обжатия ее уплотнительным элементом определяется давлением рабочей жидкости гидропривода, подаваемой в его цилиндр. В процессе работы в зависимости от положения штока цилиндра гидропривода уплотнительный элемент может обеспечивать или гарантированный зазор, или плотное прижатие к поверхности гибкой трубы. В некоторых конструкциях в результате силы трения, возникающей на поверхности контакта трубы с уплотнительным элементом, труба может удерживаться на весу. Над герметизатором устанавливают устройство, обеспечивающее принудительное перемещение колонны гибких труб вверх или вниз. В отечественной технической литературе это устройство называют транспортером, а в англоязычной - инжектором или инжекционной головкой. Оборудование устья скважины 42 Оборудование устья скважины Конфигурация устьевого обрудования Агрегат "Скорпион" в рабочем положении на скважине 1 - кабина водителя; 2 - бак гидросистемы агрегата; 3 - барабан с KIT; 4 - укладчик КГТ; 5 - колонна гибких труб; 6 - направляющая дуга; 7 - монтажное устройство; 8 -транспортер; 9 - опора транспортера; 10 - герметизатор устья; 11 - арматура устья скважины; 12 -рама агрегата; 13 – емкость для технологической жидкости; 14 -кабина оператора в рабочем положении (показаны только ее опоры) 43 Оборудование устья скважины Конфигурация устьевого оборудования Агрегат КПРС, изготавливаемый заводом «Рудгормаш», в рабочем положении на скважине 1- кабина оператора; 2 - барабан с КГТ; 3 - укладчик КГТ; 4- колонна гибких труб; 5 - механизм установки транспортера в положение; 6 – направляющая дуга; 7 -транспортер; 8 - герметизатор устья; 9 - превентор; 10 - фонтанная арматура; 11 -устье скважины; 12 - автомобильное шасси; 13 - рама агрегата 44 1 2 3 Оборудование устья скважины Конфигурация устьевого оборудования Минимальная необходимая конфигурация противовыбросового оборудования для любой работы с использованием ГНКТ включает четырехплашечный блок превенторов и стрип-пакер. 1 - Монтажная компоновка для устьевого давления меньшего, чем 2,500 psi. (172 атм.) 2 - Монтажная компоновка для устьевого давления меньшего, чем 2,500 psi (172 атм.) (крестовина установлена над задвижкой отводящей линии). Характер многих работ требует применения погружного инструмента, не вмещающегося в стандартную компоновку устьевого оборудования. Добавление секции лубрикатора (добавочного лубрикатора или промежуточной устьевой катушки) позволяет спускать погружной инструмент под давлением ( 3 ). 45 Оборудование устья скважины Превенторы Четырехплашечные превенторы Комплект плашек №1 – Глухие плашки, предназначенные для герметического закрытия скважины при подъеме трубы из превентора. Комплект плашек №2 - Срезные плашки, предназначенные для обрезания ГНКТ и/или каротажного кабеля. Выходная труба на линию глушения (с пробковым краном)- Выходная труба на линию глушения используется для закачки в скважину флюидов глушения вне колонны ГНКТ, если она не повреждена, и через колонну ГНКТ, если она обрезана. Эта часть превентора должна использоваться только в случае аварии, и не должна использоваться для подключения возвратной линии, и т. д. Комплект плашек №3 – Клиновые плашки, предназначенные для удержания ГНКТ при опускании/подъеме колонны в скважину при давлении в скважине и при работе с ГНКТ в условиях отсутствия давления в скважине. Комплект плашек №4 – Трубные плашки, предназначенные для герметического закрытия кольцевого пространства вокруг ГНКТ. 46 Оборудование устья скважины Погружное оборудование Коннекторы (переходники) ГНКТ используются для монтажа различного оборудования к нижней части колонны ГНКТ. Можно использовать переходники нескольких типов. • Резьбовые – состоит из резьбы обвязочной трубы и резьбы, соответствующей оборудованию. При использовании данного коннектора необходима ГНКТ с резьбой на нижней части. • С установочным винтом – оператор использует установочные винты для подсоединения коннектора ГНКТ с установочным винтом к нижней части ГНКТ. • С обжимным кольцом Swageloc. • Насадочные – оборудован уплотнительным кольцом и пазом, позволяющими оператору насаживать ГНКТ на коннектор, применяетя специальный обжимной инструмент для подсоединения коннектора к ГНКТ. 47 Оборудование устья скважины Погружное оборудование Возвратный клапан (забойный обратный клапан) используется, как защитное устройство для предотвращения притока флюида вверх по ГНКТ в случае прокола, или повреждения ГНКТ на поверхности. Обычно применяются возвратные клапана двух типов : состоящий из шара и седла – является наиболее типичным обратным клапаном в силу простоты своей конструкции, а также простоты профилактики, надежности и низкой цены. Главным недостатком применения является ограничение проходного сечения и потока флюида. шарнирный (откидной) – применяется при спуске шара для задействования погружного оборудования, или если характеристики потока не позволяют использовать клапан, состоящий из шара и седла. 48 Оборудование устья скважины Погружное оборудование Шарнирные соединения обычно имеют шароседельную конструкцию, позволяющую создавать угловое направление потока между погружным инструментом внизу и колонной ГНКТ наверху. Шарнирные соединения применяются: - в направленных скважинах . когда длина компоновки погружного инструмента препятствует прохождению через радиус кривизны; - при попытке прохождения через профрезерованное окно в обсадной колонне . Гидравлический разъединитель спускается при всех работах с использованием компоновки погружного инструмента ГНКТ. Устанавливаться непосредственно под переходником, или над ограничивающим отверстием для отпуска шара. Если колоннна ГНКТ прихвачена в скважине, так, что ее невозможно поднять, то спускается шар, задействующий поршень гидравлического разъединителя и нижняя часть разъединителя отпускается. Нижняя часть гидравлического разъединителя включает в себя ловильную шейку для захвата и извлечения после подъема ГНКТ из скважины. 49 Оборудование устья скважины Погружное оборудование Каротажное оборудование Большинство из обычно используемого каротажного оборудования может спускаться в скважину на ГНКТ, когда требуется скважинная циркуляция для подъема различного погружного оборудования, в горизонтальных или направленных скважинах, где каротажный кабель не спускается сам собой. Забойные двигатели Применяются когда необходимо применять легкое бурение или фрезерование.Диаметр, число лопастей и эффективность двигателя определяют технические требования к потоку флюида, выходную скорость и вращающий момент. Обычно на колонне ГНКТ спускаются забойные двигатели малого диаметра. 50 Оборудование устья скважины Компоновки погружного оборудования Перо НКТ – Компоновка с пером НКТ представляет собой часть трубы, обрезанной под углом +/-30˚ по продольной оси с удаленными заусенцами. Острый конец слегка загнут назад, чтобы не зацепиться за что-либо в скважине. Промывочный наконечник – обычно включает в себя запресованное соединение у нипельного конца переходника и промывочную насадку. Промывочный наконечник часто используется для промывки рыхлой засыпки и проппанта, для закачки цемента, кислоты и т. д. Перфорационная компоновка – включает (сверху вниз) клинообразный коннектор, сборку двухстворного обратного клапана, сборку гидравлического разъединителя, циркуляционный клапан, локатор конца НКТ, отводной переводник шарового типа, выдвижной переводник, запорный циркуляционный переводник, взрывную головку, приводимую в действие давлением, и перфорационные заряды, спускаемые на НКТ. Данные компоновки используются для перфорации хвостовиков в скважинах с большим углом отклонения и горизонтальных скважинах, где спуск оборудования на каротажном кабеле невозможен. 51 Оборудование устья скважины Компоновки погружного оборудования Компоновка для ловильных работ - включает (сверху вниз) клинообразный коннектор, гидравлический разъединитель, центратор, шарнирное соединение, акселератор, направленный вверх, или вниз, проходной патрубок, циркуляционный клапан, гидравлические ясы, направленные вверх, или вниз и гидравлически управляемое спускное /подъемное оборудование. Ловильные работы могут включать установку и удаление цементных мостов и устройства для регулирования дебита, спуск через НКТ гравийных фильтров в горизонтальных и направленных скважинах, и многие другие стандартные ловильные и каротажные работы. Компоновка для разбуривания фрезой или долотом - включает (сверху вниз) клинообразный коннектор, сборку гидравлического разъединителя, циркуляционный клапан и комбинацию долота и двигателя. Данные компоновки могут применяться для разбуривания фрезой минеральных отложений, спресованного проппаната, цемента, сложного цементного моста и т. д. Типы бурильных работ могут различаться. 52 Оборудование устья скважины Компоновки погружного оборудования Каротажная компоновка – может включать (сверху вниз) сборку кабельного наконечника (промывочное отверстие, фиксатор кабеля, калиброванное механическое соединение с шейкой для захвата ловильным инструментом) переходник на обсаженную скважину 7 : 1, переводник сжатия /растяжения и каротажное оборудование (оборудование ГК, локатора муфт, гибких муфт, АКЦ). Конкретная конфигурация зависит от необходимой информации и геометрии ствола скважины. Данные компоновки используются при работах в направленных и горизонтальных скважинах, где спуск оборудования на каротажном кабеле невозможен. 53 Оборудование для перемещения КГТ Одним из наиболее ответственных узлов агрегата является транспортер. Он должен обеспечивать перемещение колонны гибких труб в заданном диапазоне без проскальзывания рабочих элементов и повреждений наружной поверхности трубы и ее геометрии. Необходимо, чтобы транспортер при перемещении КГТ и вверх, и вниз работал одинаково надежно. К настоящему времени сложились два направления в конструировании транспортеров - с одной и двумя тяговыми цепями, снабженными плашками, взаимодействующими с колонной гибких труб. Плашки прижимаются кгибкой трубе с помощью гидравлических цилиндров. Принципиальная схема транспортера с двумя цепями (а) и поперечное сечение его узла плашек (б) а, b, с, f— точки подвода жидкости от вторичных регуляторов к цилиндрам прижима 54 Оборудование. Колонна гибких труб. Общая информация Изготовление колонн гибких непрерывных труб в начальный период проведения работ на промыслах, впервые осуществила компания « Great Lakes Steel Co .» ( США ) в 1962 г. Трубы диаметром 33,4 мм с толщиной стенки 4,4 мм сваривали в атмосфере инертного газа встык из 15 кусков. Изготовленную трубу наматывали на катушку с диаметром сердечника 2,7 м. Параллельно специалисты Канады создавали гибкие трубы для бурения скважин. К 1976 г. фирмой « Flex Tube Service Ltd. » была изготовлена и использована при проведении буровых работ гибкая колонна из стали диаметром 60,3 мм. которая наматывалась на катушку с диаметром сердечника около 4 м и состояла из сваренных встык 12-метровых труб. Основное внимание изготовителей труб было сосредоточено на отработке технологии, которая могла бы обеспечить как можно большую длину отдельных плетей и таким образом сократить числе поперечных стыков, а также на совершенствовании конструкции самого стыка. К 1983 г. благодаря использованию заготовок ленты из Японии специалистам фирмы « Quality Tubing Inc. » (США) удалось увеличить длину плетей до 900 м. Стыки отдельных плетей выполняли еще до поступления ленты в трубогибочную машину, что позволило существенно повысить качество труб. При этом наружный диаметр последних был увеличен до 89 мм. К 1991 г. глубина спуска КГТ увеличилась до 5200 м, а в 1995 г. был начат выпуск труб с наружным диаметром 114,3 мм. 55 Оборудование. Колонна гибких труб. Материалы КГТ. В настоящее время большинство гибких труб изготавливают из стали обычной малоуглеродистой , низколегированной и нержавеющей . Небольшое количество труб производят и из других металлов, например, сплавов титана. Улучшение прочностных показателей трубы может быть достигнуто за счет использования высокопрочных низколегированных сталей, подвергаемых термообработке, включающей закалку и отпуск. Химический состав сталей отличается повышенным содержанием хрома и молибдена, обеспечивающих способность стали принимать закалку. В начале 90-х годов для производства труб стали использовать титан и его сплавы , что позволило, с одной стороны, улучшить их прочностные характеристики, а с другой, повысить надежность, поскольку титановые, как и алюминиевые трубы, изготавливают методом экструзии, что позволяет исключить продольный шов. 56 Оборудование. Колонна гибких труб. Технология изготовления КГТ. Технология изготовления труб из малоуглеродистых и низколегированных сталей состоит из следующих этапов вначале из рулонов тонколистовой стали необходимой толщины вырезают непрерывные ленты, ширина которых соответствует лине окружности образующей готовой трубы. Длина полос определяется возможностями прокатных станов производителей листа. Для США она соответствует 570 м, для Японии - 900 – 1000 м; отдельные ленты сваривают встык, причем листы соединяют либо наискосок, либо «ласточкиным хвостом». Швы зачищают, поверхность обрабатывают механически и термически. После этого качество сварочных швов проверяют с помощью дефектоскопии; полученную стальную ленту направляют в трубопрокатный стан, где она проходит между валками, формирующими из нее трубу. Для соединения кромок последней применяют кузнечную сварку в атмосфере инертного газа — кромки трубы нагревают с помощью индуктора, а затем прижимают друг к другу валками: с наружной поверхности трубы механическим способом удаляют сварочный грат и зачищают стык; зону сварочного шва подвергают отпуску и последующему охлаждению; проверяют качество шва; трубу пропускают через калибровочный стан и подвергают окончательной термообработке - среднему отпуску с последующим охлаждением на воздухе и в ванне. 57 Оборудование. Колонна гибких труб. Характеристики гибких труб. США и Канада. Наружный диаметр, мм 22,2 25,4 31,8 38,1 44,5 50,8 60,3 Толщина стенки, мм 2,2 1,7-2,8 1,9-4 2,4-4 2,8-4 2,8-4 3,2-4 Масса 1 м, кг 1,09 1,02-1,54 1,4-2,73 2,12-3,33 2,84-3,95 3,2-4,6 4,5-5,5 Допустимое растягивающее усилие, кН 65,6 58,8-92,8 83,4-162,5 127,7-199,3 170,5-236,2 196-273 265-328 Испытательное давление, МПа 73,2 48,6-74,9 43,9-91,4 46,8-76,2 45,9-65,3 40,2-57,1 38,4-48,1 58 Оборудование. Колонна гибких труб. Характеристики гибких труб. Россия. Диаметр трубы, мм - условный -наружный 20 20 25 25 26 26,8 33 33,5 42 42,3 48 48 60 60 73 73 Толщина стенки, мм 2 2,5 2,8 2,5 3 2,8 3,2 2,8 3,2 3,2 3 3,5 3,5 4 3,5 4 Испытательное давление, МПа, для минимальной толщины стенки при марках стали 20 10ГНФ 56 90 56 90 60 95 45 83 40 64 32 53 30 48 24 38 Одной из основных задач, стоящих перед отечественными производителями труб, является увеличение их долговечности при малоциклическом нагружении с образованием пластических деформаций. 59 Оборудование. Хранение гибких труб. Конструкция барабана для хранения колонны гибких труб 1 – траверса; 2 - катушка для намотки КГТ; 3 - механизм укладчика; 4 - подвижная каретка укладчика; 5 - стопор катушки; 6 – рама; 7 - фиксатор; 8 - привод катушки; 9- трансмиссия; 10 - крышка опоры подшипника; 11 - привод механизма укладчика. Укладчик гибкой трубы 1 - реборда; 2 – траверса; 3 - бочка барабана; 4 – рама . 60 Оборудование для приготовления технологических жидкостей Схемы подготовки технологической жидкости а, б - при перекачивании насосом соответственно холодной и горячей жидкости (в последнем случае при использовании подпорного насоса) ; в - при применении емкости со встроенным нагревателем; г - при работе с замкнутым контуром циркуляции пластовой жидкости 61 Оборудование устья скважины Параметры, влияющие на выбор оборудования Диаметр НКТ, обсадной трубы, необсаженной скважины, длина и размер ограничений в стволе скважины определяют внешний диаметр ГНКТ. Угол отклонения и интенсивность набора кривизны наклонно-направленных скважин определяет внешний диаметр, толщину стенки и марку ГНКТ. Скорость потока, необходимая для определенных работ определяет внутренний диаметр ГНКТ. Устьевое, забойное и фрикционное давление определяют внутренний и внешний диаметр и марку используемой ГНКТ также, как и тип оборудования по контролю за устьевым давлением и обрудования на возвратной линии. Технические характеристики забойного гидравлического двигателя определяют внутренний и внешний диаметр, марку и длину используемой ГНКТ. Полевые условия, включая характер места, высоту устьевого оборудования, местные правила проведения работ и другие соображения определяют тип применяемой установки ГНКТ. 62 Порядок подготовки оборудования к работе 1. Расположить установку ГНКТ как можно ближе к скважине и установить катушку на одном уровне со скважиной. 2. Спустить мостки и начните прогрев двигателя. 3. Установить опоры крана. Использовать подходящие подставки под опоры для стабилизации положения установки ГНКТ. 4. Поднять кабину оператора и закрепите ее. 5. При помощи гидравлических циллиндров поднять сборку направляющего устройства катушки и выровнять катушку со скважиной. 6. Провести функциональную проверку гидравлического оборудования. Устранить возможные неполадки. 7. Осмотреть противовыбросовое оборудование установки ГНКТ. 8. Установить противовыбросовое оборудование установки ГНКТ на землю или на устьевое оборудование в зависимости от типа используемых соединений на нижней части противовыбросового оборудования и/или требований производимых работ. Убедиться, что соединение герметично. 9. Открыть гидравлически устройство управления цепями инжектора. 63 Порядок подготовки оборудования к работе 10. Отмотать часть ГНКТ, достаточную для спуска примерно 2-х метров трубы через направляющее устройство ГНКТ и установить хомут ГНКТ рядом с направляющим устройством катушки. 11. Осторожно вставить вручную трубу в направляющее устройство ГНКТ. 12. При помощи крана поднять направляющее устройство катушки на 2 метра и спустить примерно метр трубы ниже направляющего устройства ГНКТ. 13. Снять хомут ГНКТ с направляющего устройства катушки. 14. Установить направляющее устройство ГНКТ на верхнюю часть инжектора при заправке трубы в захват на приводных цепях инжектора. 15. Вставить все четыре штифта в запоры, прикрепляющие направляющее устройство ГНКТ к инжектору. Изменить положение подъемного сцепления направляющего устройства ГНКТ. 16. Отцентрировать трубу в захвате. Закрепить приводные цепи инжектора на трубе и приложите достаточное давление к устройству управлению цепям инжектора для продвижения трубы через УГУ. 17. Заменить уплотняющий элемент УГУ и расслабьте болты, закрепляющие привод инжектора на датчике нагрузки во время транспортировки. 64 |