Диплом. Ермак 4. Разработка оборудования для нормализации забоя в добывающих скважинах газонефтяного месторождения Дыш
 Скачать 2.75 Mb.
|
С учетом вышеперечисленных требований был разработан универсальный экспериментальный стенд с гидравлической камерой высокого давления. Принципиальная схема стенда представлена на рисунке 3.4 1- камера; 2 – смотровые окна; 3- верхняя крышка: 4 – нижняя крышка ; 5- насос высокого давления; 6,8,9 – вентили; 7,10 – манометры; 11- насадок, 12-компенсатор; 13 - гидроаккумулятор, 14 - сливной бак; 15 – термометр; 16-разрушаемый образец Рисунок 3.4. Принципиальная схема экспериментального стенда Гидравлическая камера, состоящая из цилиндрического корпуса, с отверстиями для окошек на боковой поверхности, и торцовых крышек, отверстия для окошек выполнены продолговатой формы и расположены вдоль образующей цилиндрического корпуса, торцовые крышки выполнены с радиальными отверстиями, сообщенными с внутренним пространством цилиндрического корпуса, крышки с корпусом сопряжены по конической поверхности. Применение конструкции торцовых крышек с радиальными отверстиями позволяет регулировать давление в камере в широком диапазоне, путем выбора необходимого числа отверстий, соответствующих предполагаемому расходу. При этом отверстия располагаются непосредственно в торцовых крышках и, следовательно, прочность корпуса дополнительно не ослабляется. Выбор конического сопряжения крышек и корпуса обеспечивает надежную герметичность в рабочем диапазоне давлений не зависимо от вида крепления крышек к корпусу. Предлагаемая форма и расположение отверстий под окошки оказывает минимальное влияние на прочностные характеристики конструкции корпуса. При этом для работы используется минимально необходимая обвязка, включающая насос высокого давления 5, вентиль на сбросной линии высокого давления 9, манометр на линии высокого давления 7, вентили 6, 8 на камере, манометр контроля давления в камере 10, подводящую трубку с соплом 11, гидроаккумулятор 13, сливной бак 14. Работает универсальная гидравлическая камера следующим образом: через осевое отверстие в верхней торцовой крышке 3 подводится рабочая жидкость к соплу или испытываемому устройству 11. Давление подводимой жидкости регулируется вентилем 6 и контролируется по манометру 7. Давление, создаваемое в камере регулируется вентилями 8, 9 и контролируется манометром 10. Через осевое отверстие в нижней торцовой крышке 7 вводится трубка Пито для оценки гидродинамического давления струи. Через одно из окошек рассеянным светом освещается внутреннее пространство камеры, через противоположное окошко производится наблюдение, при необходимости фото-, видеосъемка кавитирующих струйных потоков. Конфигурация оптимальной конструкции проточной части гидродинамических и кавитационных насадков для скважинных условий, а так же фото представлены на рисунке 3.5.   Рисунок 3.5 Схемы и фотография гидродинамических и кавитационных насадков Разработанная техника и технология полностью соответствуют исходным требованиям к технологии по очистке забоев добывающих скважин в условиях значительного падения пластовых давлений. Необходимого снижения давления на пласт достигают путем регулирования давления рабочей жидкости насосными агрегатами с учетом коэффициента эжекции Забойное давление рассчитывается по формуле (1)  (1)где Рзаб – забойное давление; Рнаг- давление нагнетания рабочей жидкости на устье скважины; ρ- плотность рабочей жидкости; g - ускорение свободного падения; H - глубина скважины; Ртр - потери давления на трение при нагнетании рабочей жидкости на участке от устья до забоя скважины; Qр- расход рабочей жидкости; µ - коэффициент расхода сопла эжектора; F- площадь выходного сечения сопла эжектора. Таким образом, замерив давление нагнетания и расход рабочей жидкости, а также зная коэффициент расхода и площадь выходного сечения сопла эжектора можно рассчитать и оперативно контролировать при проведении технологического процесса забойное давление Размывающая сила струй жидкости размывочной головки рассчитывается по формуле (2)  (2)Где Q-производительность агрегата, л/с, f –суммарная площадь 4-х насадок размывающей головки, см2, площадь внутреннего сечения эксплуатационной колонны, см2 Основное условие промывки пробок – скорость восходящего потока должна быть больше скорости свободного падения наиболее крупных частиц песка в промывочной жидкости. Скорость подъёма размытого песка определяется по формуле (3) vп =vв-w (3) где vп – скорость подъёма песчинок, vв – скорость восходящего потока жидкости, w – скорость падения наиболее крупных частиц в промывочной жидкости. В таблице 3.1 представлен расчет по наибольшему и наименьшему расходу рабочей жидкости, создаваемому поверхностным насосным агрегатом. Т а б л и ц а 3.1 – Технологические параметры процесса выноса разрушенной пробки
Расчитаная скорость в обоих случаях в три раза превышает критическую скорость падения частиц диаметром до 3 мм. Отличительные особенности разработанной погружной установки и технологии очистки забоя добывающих скважин заключается в следующем: Настройка на рациональные режимы воздействия, применительно к каждой конкретной скважине (сменой насадков с различными диаметрами проходных сечений, гидродинамических или кавитационных) Компактное конструктивное исполнение Надежность в работе, большой моторесурс Совместимость со штатным отечественным и зарубежным нефтепромысловым оборудованием, применяемым при прямой и обратной промывке скважины. Функционирование в условиях высоко-агрессивных сред (кислоты, растворители и т.д.) при совмещении технологических операций восстановления забоя и химических методов интенсификации добычи (или после кислотного гидравлического разрыва пласта для откачки продуктов реакции и непрореагировавшей кислоты) 4 Безопасность и экологичность проекта Все ремонтные работы, в том числе по ликвидации глинисто-песчаных пробок на скважинах газонефтяного месторождения Дыш должны выполняться с соблюдением требований, изложенных в Федеральных нормах и Правилах безопасности в нефтяной и газовой промышленности, утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Приказ от 12 марта 2013 г. № 101 4.1 Разработка мероприятий по промышленной безопасности при осуществлении работ по ликвидации глинисто-песчаных пробок Передача скважин для ремонта подрядчику и приемка скважин после завершения работ производится в порядке, установленном эксплуатирующей организацией. Мачты смонтированных агрегатов для ремонта скважин (вышки мобильных буровых установок) должны находиться на расстоянии не менее высоты вышки от охранной зоны воздушных линий электропередач, которая ограничивается двумя параллельными вертикальными плоскостями, отстоящими от крайних проводов линии. Разрешается установка и работа подъемного агрегата на расстоянии менее высоты вышки от охранной зоны воздушной линии электропередач или воздушной электрической сети напряжением более 42 В только по наряду-допуску, определяющему безопасные условия проведения работ Транспортировка оборудования на скважину и строительно-монтажные работы начинаются при выполнении следующих условий: проверка готовности трассы передвижения агрегатов (установок) и наличие согласования с соответствующими организациями условий пересечения линий электропередач, железнодорожных магистралей, магистральных трубопроводов и прочих природных и техногенных препятствий; заключение договоров на производство работ с подрядчиками (субподрядчиками). На всех этапах работ, связанных с ремонтом скважин, должны быть обеспечены наличие и функционирование необходимых приборов и систем контроля, предусмотренных планами работ, инструкциями по эксплуатации оборудования При ремонте скважин на рабочей площадке должен проводиться контроль состояния газовоздушной среды с регистрацией в журнале контроля. Передвижение агрегатов по ремонту скважин и транспортирование оборудования на скважину должны проводиться под руководством ответственного лица. Работники, принимающие участие в транспортировке оборудования, должны быть ознакомлены с трассой передвижения, опасными участками и мерами безопасности при их преодолении. Запрещается передвижение оборудования при снегопадах, тумане, пылевых бурях при видимости менее 50 м и порывах ветра более 30 м/с. 994. Перед началом работ по капитальному ремонту скважин бригада должна быть ознакомлена с планом работ, ПЛА и возможными осложнениями и авариями. Территория вокруг ремонтируемой скважины должна быть спланирована, освобождена от посторонних предметов. Подземные коммуникации должны быть четко обозначены, а газопроводы газлифтной скважины заключены в патрон. Схема расположения подземных и наземных коммуникаций должна выдаваться бригаде не менее чем за трое суток до начала производства работ. Расположение агрегатов, оборудования, вспомогательных объектов на территории ремонтируемой скважины и ее размеры должны соответствовать типовой схеме, утвержденной техническим руководителем пользователя недр (заказчика). Бытовые помещения должны располагаться на расстоянии не менее высоты мачты (вышки) агрегата плюс 10 м от устья скважины. Агрегаты для ремонта скважин, оборудование должны устанавливаться на передвижные или стационарные фундаменты, выполненные в соответствии с требованиями инструкций по эксплуатации или документацией по обустройству кустов скважин. Порядок передвижения транспортных средств на кустовых площадках должен соответствовать установленным маршрутам и контролироваться ответственным руководителем работ. На территории скважины, кустовой площадке должны быть установлены пути эвакуации персонала и транспортных средств при возникновении аварийных ситуаций. Работы на высоте при монтаже и ремонте вышек (мачт) запрещается проводить при скорости ветра более 15 м/с, во время грозы, ливня, снегопада и при гололедице, а также в темное время суток без искусственного освещения, обеспечивающего безопасное ведение работ. Оттяжки агрегатов по ремонту скважин (установок) должны соответствовать требованиям инструкции по эксплуатации и иметь натяжение не менее 400 - 500 кгс. Не разрешается использование оттяжек, состоящих из отдельных частей и имеющих узлы. Якоря оттяжек располагаются в соответствии со схемой, указанной в паспорте агрегата по ремонту скважин (установки). Соединение оттяжек с якорями должно соответствовать требованиям инструкции по эксплуатации завода-изготовителя. Нагнетательные линии собираются из труб с быстросъемными соединительными гайками и шарнирными коленями (угольниками) и впрессовываются на полуторакратное давление от максимального рабочего давления, предусмотренного планом работ. Промывочный шланг должен быть обмотан стальным мягким канатом диаметром не менее 8 мм с петлями через каждые 1,0 - 1,5 м по всей длине шланга. Концы каната должны крепиться к ответным элементам шланга или к конструкции оборудования, технического устройства, на котором установлены ответные элементы трубопровода. Во избежание разрыва шланга при работе с ним требуется устанавливать на насосном агрегате предохранительный клапан на давление ниже допустимого на шланг на 25 %. Болтовые соединения, расположенные на высоте, должны исключать возможность самопроизвольного развинчивания (должны быть установлены контргайки или установлены и зашплинтованы корончатые гайки). Рабочая площадка для ремонта или освоения скважины должна быть размером не менее 3×4 метра и иметь настил, выполненный из металлических листов с поверхностью, исключающей возможность скольжения, или досок толщиной не менее 40 мм. При невозможности размещения площадки данных размеров с разрешения технического руководителя организации разрешается установка рабочей площадки размером 2×3 метра. Если рабочая площадка расположена на высоте 0,75 м и более от уровня земли, необходимо устанавливать перильные ограждения высотой не менее 1,25 м с продольными планками, расположенными на расстоянии не более 40 см друг от друга, и бортом высотой не менее 15 см. Рабочая площадка, расположенная на высоте до 75 см, оборудуется ступенями, на высоте более 75 см - лестницами с перилами. Ширина лестницы должна быть не менее 65 см, расстояние между ступенями по высоте должно быть не более 25 см. Ступени должны иметь уклон вовнутрь 2 - 5 градусов. Приемные мостки-стеллажи устанавливаются горизонтально или с уклоном не более 1:25. Длина мостков-стеллажей должна обеспечивать укладку труб и штанг с выступанием их концов за стеллаж не более, чем на 1 м с каждой стороны. Стеллажи во время транспортировки задвигаются в исходное положение и закрепляются. Желоб предназначен для направления конца трубы при спускоподъемных операциях. Стеллажи должны иметь концевые (откидные) стойки. Мостки должны иметь откидной козырек с трапом. Разрешается выполнять настил приемных мостков из рифленого железа или досок толщиной не менее 40 мм. Ширина настила приемных мостков должна быть не менее 1 м. Деревянный настил мостков и рабочей площадки не должен быть сработан более чем на 15 % от первоначальной толщины. Для опускания труб на мостки должна использоваться подставка, закрепленная на мостках и регулируемая по высоте. Стеллажи передвижных или стационарных приемных мостков при ремонте скважин должны обеспечивать возможность укладки труб и штанг не более чем в шесть рядов, при этом должны быть установлены все стойки-опоры стеллажа и стеллаж не должен иметь прогиба. Для исключения возможности скатывания труб на мостки необходимо использовать деревянные подкладки или металлические стойки. Емкость долива (хранения) должна быть обвязана с устьем скважины с таким расчетом, чтобы в процессе производства ремонтных работ и освоения скважины обеспечивался постоянный долив жидкости в скважину самотеком или принудительно с использованием насоса. Объем емкости долива должен быть не менее 4,5 м3 . Емкость долива может быть стационарной или передвижной (автоцистерна любого типа) и должна устанавливаться на расстоянии не менее 10 метров от устья ремонтируемой скважины в зоне видимости бурильщика КРС. Емкость (автоцистерна) должна быть оборудована показывающим замерным устройством (уровнемером), имеющим градуировку с ценой деления 0,2 м3 . Плотность жидкости, находящейся в емкости долива, в процессе производства ремонтных работ и освоения скважины, должна соответствовать плотности жидкости глушения, указанной в плане работ. Для предотвращения и ликвидации возможных газонефтеводопроявлений емкость долива (автоцистерна) во время ремонта скважины должна быть постоянно обвязана с затрубным пространством. При проведении капитальных ремонтов скважин с возможным газонефтеводопроявлением устье на период ремонта должно быть оснащено противовыбросовым оборудованием. Схема установки и обвязки противовыбросового оборудования согласовывается противофонтанной службой (противофонтанной военизированной частью). После установки противовыбросового оборудования скважина опрессовывается на максимально ожидаемое давление, но не выше давления опрессовки эксплуатационной колонны. Производство ремонтных работ на скважинах, где исключена возможность газонефтепроявления (месторождение на поздней стадии разработки, аномально низкие пластовые давления на нефтяных месторождениях с незначительным газовым фактором и др.), разрешается без установки превенторной установки. Типовая схема оборудования устья таких скважин (подвесной фланец с прикрепленным уплотнительным кольцом с задвижкой и патрубком или другие варианты) должна быть согласована с противофонтанной службой (противофонтанной военизированной частью). При использовании агрегатов по ремонту скважин для текущего и капитального ремонтов освещенность рабочих мест должна быть не менее: устье скважины - 100 лк; лебедка - 75 лк; талевый блок - 30 лк; люлька верхового рабочего - 25 лк; приемные мостки - 10 лк; автонаматыватель - 15 лк; шкалы КИП - 50 лк; площадки производства погрузочно-разгрузочных работ - 10 лк. Энергообеспечение электрооборудования агрегатов для ремонта скважин должно осуществляться напряжением не более 400 В от кустовой КТПН через станцию управления электрооборудованием, входящую в комплект установки. Подключение станции управления к нефтепромысловой сети напряжением 400 В или передвижной электростанции должно осуществляться от источника с глухозаземленной нейтралью с применением систем с гибким пятипроводным кабелем посредством четырехконтактного разъема с заземляющим контактом. Открыто проложенные кабели должны быть доступны для осмотра. В местах возможных перемещений спецтехники и прохода людей устанавливаются предупредительные знаки. Расстояние между проложенными кабелями и трубопроводами должно быть не менее 0,5 м. Совместная прокладка трубопроводов и электрокабелей запрещается. 1014. Пересечение электрокабелем внутрипромысловых дорог разрешается только в трубах на глубине не менее 0,5 метра от полотна дороги. В данных местах должны быть установлены знаки, предупреждающие об опасности повреждения подземного кабеля. Подключение переносных светильников и разводку кабелей, оснащенных стационарными разъемами, в полевых условиях производят двое рабочих: электромонтер и рабочий бригады или двое рабочих бригады, прошедшие соответствующий инструктаж, при условии, что один из них имеет квалификационную группу не ниже второй. При ведении ремонтных работ заземлению подлежат: корпусы генераторов передвижных электростанций, ключей-автоматов, светильников, электрических плит, раций и другого электрического оборудования; каркасы распределительных щитов станций управления, щитов и пультов управления, магнитных пускателей; металлические основания всех мобильных зданий, инструментальная тележка, электростанция, передвижные агрегаты для ремонта скважин, приемные мостки-стеллажи, емкости под раствор для глушения или долива скважины, емкости горюче-смазочных материалов, желобная система и другое оборудование, которое может оказаться под напряжением при повреждении изоляции электрических кабелей. На скважинах, где отсутствует электроэнергия, питание электрооборудования должно осуществляться от передвижной электростанции, мощность которой устанавливается планом работ. Перед началом работ по ремонту скважины (до подъема мачты) необходимо провести испытание якорей для оттяжек мачты (вышки). Усилие испытания устанавливается для конкретного типа агрегатов в соответствии с паспортными данными, рекомендуемыми заводом- изготовителем. В случае, когда якорь не выдержал положенные нагрузки, следует изменить его конструкцию, величину заглубления или диаметр. В качестве якорей при невозможности их установки или в случае производства ремонта (освоении) скважины на кустовых площадках месторождений, имеющих гидроизоляционный слой, по согласованию с пользователем недр (заказчиком) разрешается использование железобетонных конструкций при условии проведения вышеуказанных расчетов и испытаний. Все якоря и оттяжки должны быть обозначены хорошо видимыми опознавательными знаками (красными флажками, красными лентами). Якоря должны иметь ограждение, препятствующее наезду автотранспорта. При замене агрегата по ремонту скважины (установки), а также при затяжном ремонте (более 2 месяцев) должно производиться повторное испытание каждого якоря. 1019. Пуск в работу смонтированной установки и оборудования производится комиссией, состав и порядок работы которой устанавливается техническим руководителем заказчика. На кустах скважин с любым основанием (лежневым, насыпным, намывным и другим) с расположенными на поверхности грунта нефтегазопроводами ремонт скважин производится при условии их отключения со стороны скважин и замерного устройства и разряжения избыточного давления. При работе на кустах скважин, оборудованных центробежными насосами, электрокабели, попадающие в зону перемещения и монтажа оборудования ремонтных бригад и освоения, должны быть обесточены, сняты с эстакад (стоек) и закрыты кожухами, обеспечивающими сохранность изоляции и безопасность работающего персонала. Пуск скважин в работу производится по окончанию перемещений и монтажа оборудования. До монтажа оборудования, если это предусмотрено планом, производится глушение скважины раствором и составляется акт. Плотность и количество раствора, цикличность глушения определяются заказчиком и отражаются в плане работ. До начала ремонтных работ должно быть проверено функционирование установленных контрольно-измерительных приборов. 4.2 Разработка мероприятий обеспечению требований в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности при пользовании недрами |