Техника и технология ликвидации сквозных дефектов в эксплуатационной колонне. Контрольная работа. Практическая работа по дисциплине Реконструкция и восстановление скважин Тема Техника и технология ликвидации сквозных дефектов в эксплуатационной колонне
 Скачать 37.22 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет Факультет Горно-нефтяной Кафедра «Нефтегазовые технологии» Специальность 130504.65 “Бурение нефтяных и газовых скважин” Практическая работа по дисциплине: Реконструкция и восстановление скважин Тема: Техника и технология ликвидации сквозных дефектов в эксплуатационной колонне. Разработал: студент гр. БНГС-17-1б Пята В.Б. Руководитель,проф. кафедры НГТ Плотников В. М. Пермь, 2021 Оглавление1.ИЗОЛЯЦИЯ СКВОЗНЫХ ДЕФЕКТОВ ОБСАДНЫХ КОЛОНН 3 2.ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ОБСАДНЫХ КОЛОНН СТАЛЬНЫМИ ПЛАСТЫРЯМИ 5 3.ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОПЕРАЦИЙ ПРИ РЕМОНТЕ ОБСАДНЫХ КОЛОНН СТАЛЬНЫМИ ПЛАСТЫРЯМИ 5 4.КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ СРЕДСТВ ДЛЯ СПУСКА И УСТАНОВКИ ПЛАСТЫРЕЙ В ОБСАДНЫХ КОЛОННАХ 9 5.ВЫБОР РЕЖИМОВ РЕМОНТА ОБСАДНЫХ КОЛОНН СТАЛЬНЫМИ ПЛАСТЫРЯМИ 18 ИЗОЛЯЦИЯ СКВОЗНЫХ ДЕФЕКТОВ ОБСАДНЫХ КОЛОНН С целью изоляции сквозных дефектов в обсадных колоннах осуществляют замену дефектной части колонны, производят цементирование под давлением или устанавливают трубы меньшего диаметра против дефекта. Рассматриваемый метод применяется в случаях, когда замена дефектной колонны или перекрытие ее трубами меньшего диаметра невозможны. Интервал перфорации перекрывают песчаной пробкой или цементным мостом. Допускается установка взрывпакера. Скважину проверяют на заполнение прокачкой при максимальной подаче на рабочем режиме работы насосов не менее 1,5 объема колонны от статического уровня до устья скважины. В заполняющихся скважинах следует проверить приемистость дефекта колонны на воде при трех установившихся режимах прокачки, обследовать колонну печатью и при необходимости исправить дефектную часть справочным инструментом. Затем определяют местоположение дефекта колонны: рекомендуется уточнить его путем 216 поинтервальной опрессовки колонны с помощью пакера. Если зона нарушения колонны расположена более чем на 500 м выше интервала перфорации, целесообразно установить дополнительный цементный мост мощностью не менее 5 м на расстоянии от 20 до 30 м ниже дефекта. Наличие моста сократит трудоемкость ловильных работ в случае падения инструмента в скважину, предотвратит гравитационное опускание цементного раствора при тампонировании или падение кусков тампонажного камня на забой при разбуривании цемента в зоне дефекта. При наличии нескольких дефектов в колонне проводится последовательное тампонирование каждого нарушения сверху вниз. Перед тампонажными работами под очередным нарушением на расстоянии от 20 до 30 м устанавливают разделительный цементный мост мощностью не менее 5 м. При приемистости дефекта колонны более 2 м 3 /(ч-МПа), для снижения поглотительной способности скважины, используется намыв наполнителей, закачка тампонажных материалов и т. д. Повторную проверку приемистости дефекта для оценки эффективности мероприятий по снижению поглотительной способности скважины следует проводить на воде при минимальном расходе и кратковременной прокачке жидкости. Рекомендуется исходить из обобщения регионального опыта применения отдельных мероприятий, стремясь к исключению данной операции перед тампонированием. При РИР используются цементные растворы, подвергнутые специальной обработке. При приемистости дефекта менее 0,5 м 3 /(ч-МПа) применяют ПТМ. Следует отдавать предпочтение способам тампонирования под давлением, позволяющим исключить разгрузку колонны от избыточного давления при подъеме части заливочных труб перед ОЗЦ: тампонированию через обсадную колонну, тампонированию через НКТ и обсадную колонну, комбинированному способу тампонирования под давлением. При тампонировании под давлением не рекомендуется вымывать излишки тампонажного раствора из зоны дефекта колонны. На ОЗЦ скважину оставляют под избыточным давлением в пределах от 40 до 60% от достигнутого при задавливании тампонажного раствора за колонну. Через 24 ч. ОЗЦ давление в колонне снимают и допуском труб определяют местоположение цементного моста. Колонну спрессовывают, трубы поднимают из скважины и при необходимости проводят геофизические исследования. Цементный мост разбуривают до глубины не менее чем на 3 м меньше глубины расположения дефекта колонны. К разбуриванию цементного моста в зоне дефекта колонны приступают не ранее чем через 96 ч. после окончания тампонажных работ (при температуре 80° С и выше время ОЗЦ может быть сокращено вдвое). ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ОБСАДНЫХ КОЛОНН СТАЛЬНЫМИ ПЛАСТЫРЯМИ Из применяемых в отечественной практике методов установка тонкостенных продольно-гофрированных стальных труб (пластырей) в большинстве случаев является наиболее перспективной, экономичной и простой. Суть этого метода заключается в том, что продольно-гофрированный пластырь, изготовленный из тонкостенной цилиндрической трубы и покрытый герметизирующим материалом, спускают в подготовленный участок скважины на специальном устройстве и расширяют лорнирующим элементом этого устройства до сопряжения с обсадной колонной в месте ее дефекта. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОПЕРАЦИЙ ПРИ РЕМОНТЕ ОБСАДНЫХ КОЛОНН СТАЛЬНЫМИ ПЛАСТЫРЯМИ Основные требования к технологическому процессу: 1. Изоляция продуктивного пласта от ремонтируемого участка обсадной колонны. 2.Проверка ствола обсадной колонны на проходимость инструмента. 3.При наличии смятия обсадной колонны его ликвидация. 4.Определение местонахождения негерметичности (дефекта) обсадной колонны с точностью + 500 мм. 5.Очистка внутренней поверхности обсадной колонны в интервале дефекта. 6.Определение характера, формы и размеров дефекта. 7.Установка на дефект пластыря. 8.Нанесение на наружную поверхность пластыря герметизирующего материала. 9.Устройство, предназначенное для установки пластыря и снабженное гидравлической дорнирующей головкой, должно обеспечивать ее заход в пластырь без давления, а прочность его элементов на разрыв должна удовлетворять условию [Nу] > 1,6 [Nр] > 400кН, где [Nу] — допустимая прочность устройства на разрыв, кН; 239 [Nр] — допустимое рабочее усилие протяжки дорнирующего элемента при расширении пластыря, кН, [Nр] — 250 кН. 10. При расширении пластыря в момент захода в него гидравлической дорнирующей головки для зацепления его с обсадной колонной при наличии упора создаваемое давление в головке должно быть в 1,3—1,5 раза выше, чем при последующей протяжке после снятия упора. 11. При использовании устройства с якорем как упора для пластыря создаваемое первоначальное избыточное давление на якорь для «сцепления» его с колонной должно быть в 1,5—1,7 раза выше, чем при протяжке дорнирующей головки для расширения пластыря. 12. При калибровке (повторной протяжке пластыря) давление в гидравлической дорнирующей головке должно создаватьсяв 1,3—1,5 раза выше, чем оно было при первой протяжке после снятия упора пластыря. 13. Определение качества установки пластыря опрессов-кой скважины различным по значению и виду давлением согласно техническим данным паспорта, а также в зависимостиот характера, формы и размеров дефекта обсадной колонны. Технологическая последовательность операций ремонта обсадных колонн пластырями Ремонт обсадных колонн при восстановлении герметичности методом установки стальных пластырей включает в себя три группы и 11 технологических операций. Первая группа — подготовительные работы Операция I. Установка цементного моста для отсечения продуктивного пласта. Операция П. Шаблонирование в целях проверки проходимости инструмента. Операция III. Ликвидация смятия при его наличии (восстановление проходимости). Операция IV. Определение местоположения дефекта (негерметичности). Операция V. Подготовка (очистка) внутренней поверхности обсадной колонны в интервале дефекта. Операция VI. Уточнение места дефекта. Операция VII. Определение характера, формы и размера дефекта и более точного его местоположения. Операция VIII. Определение (измерение) внутреннего периметра (диаметра) обсадной колонны в интервале дефекта. Вторая группа — основные работы Операция IX. Транспортировка и установка пластыря в зоне нарушения герметичности обсадной колонны. Третья группа — завершающие работы Операция X. Испытание (опрессовка) на герметичность и прочность отремонтированного участка. Операция XI. Разбуривание пробки-моста. В полном объеме выполнение всех операций требуется не всегда, это зависит от технологических и геологических условий работы скважины, ее технического состояния и других обстоятельств. Первая, вторая, четвертая, шестая, десятая и одиннадцатая операции являются традиционными для всех ранее применявшихся в отечественной практике методов ремонта скважин. Вторая операция (шаблонирование) — контрольная, выполняется в отдельных (при необходимости) случаях. Третью операцию (ликвидацию смятия) проводят только при наличии смятия обсадной колонны. Вторую и третью операции можно совмещать при использовании универсального (комбинированного) устройства, позволяющего производить шаблонирование и при наличии смятия — его ликвидацию. Измерение внутреннего периметра ремонтируемого участка обсадной колонны (восьмая операция) является контрольным процессом, осуществляемым в исключительных случаях. Это обусловлено тем, что, во-первых, конструкция скважины и диаметр (периметр) обсадной колонны известны и указаны в проектной и исполнительной документации. Во-вторых, при износе внутренних стенок обсадных колонн устройство, с помощью которого устанавливается пластырь при наличии гидравлической лорнирующей головки, позволяет увеличить его периметр по диаметру за счет пластичности материала пластыря до сопряжения с обсадной колонной при увеличении радиальных нагрузок в головке; осевые усилия при протяжке не изменяются. Точное определение места дефекта геофизическим способом (четвертая операция) исключает применение шестой операции. А если четвертая операция выполняется методом фото- или телеметрии, то не имеет смысла выполнять как шестую, так и седьмую операции. Седьмая операция (определение характера и формы дефекта) может быть совмещена с восьмой (измерение периметра) или с пятой (очистка). Десятая операция может быть совмещена с девятой. В этом случае спрессовывают всю колонну после установки пластыря, не поднимая устройство на поверхность. Шестая операция (уточнение места дефекта) может быть совмещена с девятой (установка пластыря). Опыт показал, что в большинстве случаев при ремонте обсадных колонн стальными пластырями выполняются, как правило, четвертая, пятая, седьмая и девятая операции. В рассматриваемом методе ремонта обсадных колонн стальными пластырями новыми являются пятая, седьмая и девятая операции, для выполнения которых предназначены следующие устройства: для очистки внутренней поверхности обсадной колонны — скребок гидромеханический (СГМ); для определения формы и размеров дефекта обсадной колонны — печать боковая гидравлическая (ПГ); для транспортирования и установки стального пластыря на дефект ремонтируемого участка обсадной колонны в целях восстановления герметичности скважин — ДОРН. ДОРН, скребок, печать и пластырь входят в комплект устройств и серийно изготавливаются для ремонта обсадных колонн диаметром 146 и 168 мм, как наиболее часто применяемых в отрасли при строительстве скважин. Технологический процесс восстановления герметичности обсадных колонн стальными пластырями осуществляется при наличии на скважине: спуско-подъемного агрегата с высотой подъема инструмента над устьем не менее 15м; насосно-цементировочного агрегата при максимальном давлении не менее 20 МПа и подаче до 10 л/с; комплекта устройств и пластыря согласно установленному плану работ (проводимых технологических операций); комплекта насосно-компрессорных труб диаметром 73 мм, нагнетательной системы. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ СРЕДСТВ ДЛЯ СПУСКА И УСТАНОВКИ ПЛАСТЫРЕЙ В ОБСАДНЫХ КОЛОННАХ Разработка способов ремонта обсадных колонн с помощью металлической продольно-гофрированной трубы, спускаемой в скважину до места повреждения и расширяемой там до плотного контакта со стенками обсадных колонн, была начата в США в 1959-1962 гг. Американскими специалистами предложены различные устройства для расширения гофрированных труб в скважине, среди них: использующие энергию взрыва; включающие в конструкцию эластичный резиновый баллон, расширяющийся под воздействием внутреннего давления; основанные на протаскивании через трубы расширяющей металлической оправки. Ряд устройств, используемых для расширения гофрированного патрубка, спускают в скважину на трубах, тросе или каротажном кабеле. Для протаскивания металлической расширяющей оправки предложены устройства с использованием силы гидравлических цилиндров, талевой системы буровых установок, электроэнергии, энергии сжатого газа, образующегося непосредственно в них в результате химических реакций. Для заполнения неровностей между стенками обсадной колонны и пластырем с целью герметизации, а также для изоляции обсадных колонн от металла пластыря во избежание возникновения электролитической коррозии гофрированную трубу перед спуском в скважину обматывают снаружи стекло- тканью, пропитанной эпоксидной смолой. Гофрированные патрубки изготовляют из труб с толщиной стенки 1,65 мм для НКТ диаметром 70 мм и с толщиной стенки 3,125 мм — для всех остальных размеров обсадных труб, при этом уменьшение внутреннего диаметра составляет соответственно 4,3 и 7,6 мм с учетом толщины стеклопластика. Степень восстановления прочности обсадных колонн зависит от размеров повреждения. При установке пластыря на перфорированный участок и изоляции отверстия диаметром до 25 мм прочность обсадной колонны при воздействии внутреннего и внешнего давления восстанавливается полностью. Этот способ успешно используют при ремонте обсадных колонн на глубине до 4000 м и с температурой в зоне установки пластыря до 115° С Широкое промышленное применение на промыслах и при бурении скважин в США получили способ и устройство для ремонта обсадных колонн, разработанные специалистами фирмы «Пан-Америкен петролеум корпорейшн» Основными частями устройства являются пружинная расширяющаяся головка и двойной силовой цилиндр с гидравлическим якорем, между которыми перемещается металлическая гофрированная труба. Устройство спускают в скважину на НКТ или бурильных трубах, внутри силовых цилиндров создают давление в пределах 15-20 МПа, и силовые цилиндры протаскивают расширяющую головку через гофрированную трубу. Ход цилиндров равен 1,5 м, поэтому расширение ведется ступенями. После первого хода цилиндров дальнейшую протяжку расширяющей головки можно выполнить с помощью талевой системы, когда усилия протяжки, равные в среднем 140-160 кН, но достигающие иногда 250 кН, будут действовать на обсадную колонну. Ведущими американскими фирмами по производству устройств для спуска и установки стальных гофрированных пластырей в обсадных колоннах являются «Лайенс» и «Хомко». К недостаткам устройств фирмы «Лайенс» необходимо отнести возможность порыва трубчатого эластичного баллона при его расширении, неплотное прилегание пластыря до необходимого контакта с поверхностью ремонтируемого участка обсадной колонны, отсутствие технологической возможности изготовления трубчатого баллона достаточной длины (5 м и более). Технология установки пластыря этим устройством включает калибровку пластыря роликовой или какой-либо другой оправкой с дополнительной спускоподъемной операцией в скважине. Устройства фирмы «Лайенс» можно использовать также как гидравлическую печать для определения характера, формы и размеров дефекта обсадной колонны. С этой целью на наружную поверхность трубчатого эластичного баллона на- 261 клеивают оттискной слой (3-4 мм) из материала, обладающего деформацией и пластичностью (сырая резина). К недостаткам устройств фирмы «Хомко» относится то, что для каждой толщины стенки ремонтируемого участка обсадной колонны предусмотрены индивидуальный пластырь по периметру поперечного сечения и своя пружинная цанга с калибрующими (дожимными) плечиками. После выхода цанги из зацепления с конусным пуансоном не обеспечивается возврат калибрующих плечиков в исходное (транспортное) положение без подъема устройства на поверхность. В результате исключается возможность повторных проходов головкой в целях усиления контактного сопряжения пластыря с поверхностью обсадной колонны. Недостатком применяемого фирмами «Лайенс» и «Хомко» пластыря является то, что используемая в качестве герметика стеклоткань с пропиткой на основе эпоксидной смолы не обеспечивает качественной прослойки между пластырем и обсадной колонной. Это обусловлено тем, что эпоксидная смола в готовом для нанесении на пластырь виде обладает «жизнеспособностью» в пределах 24 ч., а затем твердеет, становится хрупкой и не может заполнить раковины и поры в обсадной трубе. Кроме того, при спуске пластыря в скважину раствор эпоксидной смолы стекает с пластыря. Все это снижает качество ремонта скважин. Для ремонта обсадных колонн диаметром 146 и 168 мм стальными пластырями разработаны (ТУ 39-01-08-466-79) устройства ДОРН-1 (Д-146-1 и Д-168-1), позволяющие транспортировать и устанавливать пластырь на участке дефекта обсадной колонны. ДОРНы являются основными элементами в комплексе устройств для ремонта обсадных колонн пластырями. Устройство ДОРН-1 состоит из гидравлической дорнирующей головки, полой связующей штанги, силовых гидравлических цилиндров и циркуляционных клапанов. Упор пластыря обеспечивается в устройстве ДОРН. Пластырь расширяют дорнирующей головкой снизу вверх с предварительной запрессовкой заданного отреза силовыми цилиндрами. Принцип работы устройства Д-146-1 (Д-168-1) заключается в следующем. Устройство в сборе с пластырем, расположенным между дорнирующей головкой и упором, спускают в скважину с ориентацией середины пластыря против дефекта ремонтируемого участка обсадной колонны. Затем в системе создают избыточное гидравлическое давление, обеспечивающее необходимые радиальные усилия на подвижные калибрующие секторы дорнирующей головки и осевые усилия на поршни в силовых цилиндрах. На первом этапе заданный отрезок пластыря запрессовывают в стенку обсадной колонны протягиванием лорнирующей головки за счет осевых усилий под действием гидравлического давления на поршни силовых цилиндров, с которыми посредством полых штанг соединена головка. Предварительное выпрямление пластыря осуществляется конусным пуансоном, а окончательная запрессовка к стенке обсадной колонны до контакта, обеспечивающего удерживающую силу сцепления, — подвижными калибрующими секторами головки, причем радиальные усилия на секторы создаются в момент захода их в пластырь Второй этап запрессовки пластыря на всей оставшейся длине осуществляется подъемом устройства с помощью талевой системы при сохранении давления в дорнирующей головке, после прохода которой через пластырь снимают давление в системе и устройство поднимают на поверхность. Заполнение жидкостью устройства и труб при спуске и слив ее при подъеме происходит через обратный и срезной клапаны циркуляционной системы. Отверстия сливного клапана открываются при смещении вниз втулки клапана от удара стержнем по крестовине. Стержень спускают по трубам перед подъемом устройства на поверхность. К недостаткам ДОРН-1 относятся громоздкость, большая металлоемкость, высокая трудоемкость и сложность сборки и эксплуатации, зависимость между собой осевых и радиальных нагрузок при установке пластыря на первом этапе Другим устройством, разработанным В. А. Юрьевым, является ДОРН-2. Здесь упор пластыря обеспечивается на обсадную колонну через якорь устройства, а установку пластыря осуществляют протяжкой дорнирующей головки при подъеме инструмента снизу вверх без разрыва во времени между этапами предварительной и окончательной запрессовки. Это устройство значительно меньше по длине и массе, менее трудоемко в изготовлении, несложно в эксплуатации и сборке, исключает взаимозависимость осевых и радиальных нагрузок при установке пластыря. Принцип ДОРН-2 заключается в следующем. После спуска пластыря в зону ремонтируемого участка обсадной колонны в устройстве создается избыточное гидравлическое давление, которое через самоуплотняющуюся эластичную диафрагму обеспечивает радиальные усилия на подвижные калибрующие секторы дорнирующей головки. Одновременно через диафрагму якоря создается давление на плашки якоря, которые, радиально перемещаясь, контактируют со стенками обсадной колонны. Первый этап установки пластыря в ремонтируемом участке обсадной колонны осуществляется подъемом инструмента при протягивании дорнирующей головки через пластырь. При этом якорь остается на месте, удерживая пластырь от осевого смещения при его запрессовке. Освобождается якорь от обсадной колонны снятием давления на плашки при перетоке жидкости из напорной камеры в разгрузочную (или за пределы устройства в отверстие) по пазам перемещающейся вверх полой штанги, изолируя каналы в ней от напорной камеры и сохраняя давление в дорнирующей головке. Таким образом, в процессе подъема устройства после первого этапа запрессовки пластыря якорь автоматически отключается от стенок колонны и без разрыва во времени продолжается второй этап запрессовки пластыря по всей его длине. После прохода дорнирующей головки через пластырь снимают давление в системе и устройство поднимают на поверхность. Для повышения надежности предварительного сцепления пластыря с обсадной колонной в ДОРН-2 предусмотрено повторение первого (предварительного) этапа запрессовки пластыря без снятия его с упора. В таком случае подъем инструмента останавливают после протяжки дорнирующей головки на длине 1300 мм, т. е. на 200 мм меньше полного хода (1500 мм) предварительной запрессовки, что необходимо для сохранения давления на плашки якоря. После остановки подъема инструмента давление в системе снимают и инструмент опускают в исходное (первоначальное) положение. Затем создают давление и производят протяжку дорнирующей головки по всей длине пластыря. Якорь в этом случае отключают (устанавливают в транспортное положение) после прохода головкой 1500 мм. Недостатком ДОРН-2 является то, что под действием радиальных усилий в местах контакта плашек якоря не исключается возможность повреждения стенок обсадной колонны. В целях повышения надежности работы, а следовательно, и качества ремонта скважин устройства для установки пластырей постоянно совершенствовались. Так, компоновка узлов ДОРН-1 имеет три варианта. В первом варианте силовые цилиндры с гидравлической дорнирующей головкой располагались под пластырем, а циркуляционные клапаны с упором — над ним. Гидравлическая головка имела свою разделительную камеру с поршнем, а силовые цилиндры были выполнены по телескопической схеме. Во втором варианте была аннулирована разъединительная камера, а телескопическая схема силовых цилиндров заменена двумя последовательно расположенными и синхронно действующими силовыми цилиндрами. Недостатком такой компоновки является то, что в момент заклинивания головки с пластырем в обсадной колонне в скважине оставалось в основном все устройство, и как следствие, осложнялась ликвидация аварии. Кроме того, отсутствовала возможность спускать пластырь до забоя на длину силовых цилиндров. ДОРН-1 в первом и втором вариантах не обеспечивал достаточных осевых усилий для предварительного расширения и предварительного сцепления пластыря со стенками обсадной колонны на первом этапе запрессовки пластыря Эти недостатки были устранены в третьем варианте введением приспособления для аварийного отворота ниже силовых цилиндров. Кроме того, силовые цилиндры с упором расположили над пластырем. Дорнирующую головку конструктивно оформили в самостоятельный узел и закрепили на полой связующей штанге под пластырем. Рабочий ход силовых цилиндров для предварительного протягивания дорнирующей головки через пластырь на первом этапе запрессовки составляет 1500 мм вместо 500 мм. Количество силовых цилиндров увеличено с двух до трех. Давление в дорнирую-щую головку поступает при заходе ее подвижных калибрующих секторов в пластырь, что значительно снижает осевые усилия. В устройстве типа ДОРН-2 усовершенствована работа якоря, благодаря чему можно вводить дорнирующую головку в пластырь без давления, а также производить его повторную калибровку без подъема устройства на поверхность с сохранением давления в головке при транспортном (отключенном) положении якоря. Определяющую роль в работе устройства выполняет дор-нирующая головка, функции которой заключаются в предварительном расширении и окончательном сопряжении пластыря с обсадной колонной. Проведены исследования и разработано несколько типов дорнирующих головок, которые по принципу действия разделяются на гидравлические, механические и гидромеханические Гидравлическая дорнирующая головка от разработки до внедрения в серийное производство претерпела ряд изменений. В первом и во втором исполнениях головка была составной частью силовых цилиндров и имела ряд конструктивных и эксплуатационных недостатков; коэффициент успешности этих головок был низким. После совершенствования и модернизации гидравлическая головка конструктивно оформилась в самостоятельный узел. Она состоит из корпуса, конусного пуансона, самоуплотняющейся упругой диафрагмы (манжета) и подвижных калибрующих секторов. Существенным преимуществом усовершенствованной гидравлической дорнирующей головки, в отличие от механических, в том числе и американского производства, является то, что она позволяет с помощью подвижных калибрующих секторов, не меняя их, устанавливать пластырь как с положительным, так и с отрицательным натягом в обсадной колонне для всех толщин стенок одного типоразмера, причем не только с цилиндрическим, но и с овальным поперечным сечением колонны. Кроме того, она дает возможность осуществлять многоразовую калибровку пластыря под давлением без подъема устройства на поверхность и регулировать с поверхности радиальные усилия на нее. Транспортировку пластыря в скважину и установку его на дефект обсадной колонны производят устройством ДОРН. Контроль качества установки пластыря осуществляют опрессовочной головкой без подъема устройства ДОРН на устье. Выбор и подготовка пластыря Пластырь, предназначенный для восстановления герметичности обсадной колонны, выбирают по длине и диаметру в зависимости от размера дефекта и внутреннего диаметра обсадной колонны. Длину пластыря определяют по формуле L = lД + 21, (6.6) где lД — длина дефекта по образующей обсадной колонне; l — длина отрезка от торца пластыря до дефекта, С учетом накопленного опыта и технических возможностей при изготовлении трубных заготовок длину пластыря без сварки встык принимают от 3 до 9 м. Периметр пластыря в поперечном сечении берут равным внутреннему периметру обсадной колонны в месте ее негерметичности или несколько больше его, так как натяг не должен превышать 4-3,5%. При этом осевые усилия запрессовки будут не более 200 кН. При установке пластыря с применением гидравлической дорнирующей головки натяг пластыря рекомендуется применять от -3,5 до +3,5% по периметру поперечного сечения внутреннего диаметра ремонтируемого участка обсадной колонны. В случае применения пластыря с отрицательным натягом давление в головке повышается до 30÷50%. Перед спуском в скважину наружную поверхность пластыря покрывают герметизирующим составом толщиной не более 1 мм. На нижний конец пластыря, надеваемый на конус дорнирующей головки на участке длиной 300 мм, покрытие не наносят. Этот участок обеспечивает достаточно надежное предварительное сцепление с обсадной колонной. Выдержка перед нанесением герметизирующего покрытия до спуска пластыря в скважину определяется временем схватывания (затвердения) герметизирующего материала. Так, гуммировочный состав на основе наирита (НТ) по ТУ 30-10518-77 рекомендуется наносить за несколько суток и освежать последним слоем за 2-3 ч. до спуска в скважину; применение полимерного состава на основе эпоксидных смол ЭД-5, ЭД-6 не должно превышать 2-4 ч. Спуск пластыря в интервал нарушения 1. Устройство в сборе с пластырем спускают в скважину плавно, без рывков, со скоростью не более 6 м/с, на насосно-компрессорных трубах, опрессовыванных гидравлическим давлением на 20 МПа. Пластырь спускают в скважину так, чтобы его середина была размещена против дефекта. Для предотвращения заклинивания спуск устройства контролируют индикатором веса. Заполнение инструмента жидкостью при спуске осуществляется через заливной клапан. Глубину спуска пластыря к месту его установки контролируют набором труб (свечей), длина которых заранее известна. Индикатором веса фиксируются показания нагрузки от веса инструмента после спуска к месту дефекта. 2. К колонне труб, спущенных в скважину с устройством, подсоединяют нагнетательную систему, напорный шланг которой позволяет поднимать инструмент на высоту Н = L + 2м, где L — длина пластыря, м. Установка пластыря А. Установка пластыря по 1 схеме). 1. В системе создается избыточное гидравлическое давление до 15-18МПа. При достижении давления 3-9 МПа в устройстве срезаются транспортные штифты, а при 15-18 МПа начинается первый предварительный этап установки пластыря протягиванием дорнирующей головки через пластырь силовыми цилиндрами на длину хода 1500 мм. При этом в лорнирующую головку давление поступает после захода ее секторов в пластырь. Длина захода – 200 мм. Инструмент разгружается от собственного веса (стрелка индикатора веса становится на 0). Первый предварительный этап запрессовки обеспечивает удерживающую силу сцепления пластыря с обсадной колонной, позволяет освободить упор пластыря. Об окончании первого предварительного этапа запрессовки пластыря свидетельствует быстрый рост давления на манометре насосно-цементировочного агрегата. После выдержки под давлением 8—10 мин. давление снимается. Первый этап протяжки дорнирующей головки окончен. 2. Второй этап запрессовки пластыря на всей оставшейся длине осуществляется подъемом устройства с сохранением давления 15-18 МПа в дорнирующей головке со скоростью не более 6 м/мин. После прохода дорнирущей головки через пластырь снимается давление в системе. Операция установки пластыря окончена. Б. Установка пластыря по II схеме. 1. В системе создается избыточное гидравлическое давление до 20-25 МПа для сцепления якоря. Через 5-10 мин. оно снижается до 15-18 МПа и начинается плавный подъем (скорость не выше б м/мин.) инструмента, который продолжается до момента выхода дорнирующей головки из пластыря. В момент создания давления в системе якорь контактирует своими плашками со стенкой обсадной колонны, а в лорнирующую головку давление поступает после захода секторов в пластырь. Ход головки без давления равен 260 мм. Момент якорения фиксируется на индикаторе веса увеличением нагрузки при подъеме инструмента (протяжки дорнирующей головки через пластырь), а момент создания давления в дорнирующей головке — колебаниями стрелки манометра. Якорь автоматически отключается от обсадной колонны после рабочего хода 1,5 м с сохранением давления в дорнирующей головке до полного выхода ее из пластыря. После этого давление снимается. Операция установки пластыря окончена. В целях напряжения контакта пластыря с обсадной колонной и повышения надежности герметизации ремонтируемого участка производят один — три раза калибровку пластыря дорнирующей головкой под давлением. Для этого дорнирующую головку спускают без давления в системе до первоначальной отметки и протягивают под давлением до выхода ее из пластыря. При этом допускается увеличивать давление на дорнирующую головку до 50% к первоначальному; осевое усилие при протяжке будет значительно ниже. ВЫБОР РЕЖИМОВ РЕМОНТА ОБСАДНЫХ КОЛОНН СТАЛЬНЫМИ ПЛАСТЫРЯМИ Качество и эффективность восстановления герметичности обсадных колонн достигаются выбором оптимальных параметров и режимов ремонта, установкой на дефект тонкостенных продольно-гофрированных стальных пластырей. К основным параметрам относятся: максимально допустимый перепад давления в зоне дефекта после установки пластыря; осевые усилия, необходимые для расширения пластыря до сопряжения с обсадной колонной при протяжке дорнирующего инструмента через пластырь; минимально допустимая длина сцепления пластыря с обсадной колонной в процессе его установки; минимально допустимая длина пластыря для перекрытия дефекта в обсадной колонне; минимально допустимые усилия выпрессовки (сдвига) пластыря в обсадной колонне; минимально допустимые усилия сцепления якоря (упора пластыря) с обсадной колонной в процессе расширения пластыря. Список литературы 1.Молчанов Л. С. Подземный ремонт скважин. М.: Недра,1986. 2.Будников В. Ф., Макаренко П. П., Юрьев В. А. Диагностика и капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин. М.:Недра, 1997. 3.Освоение скважин. //Авт. Булатов А. И., Качмарь Ю. Д. ,Макаренко П. П., Яремийчук Р. С.// Под редакцией д.т.н. проф. Р. С. Яремийчука. М.: Недра, 1999. 4.Методы повышения продуктивности газоконденсатных скважин. //Авт.: Гриценко А. И., Тер-Саркисов Р. М., Шандрыгин А. П., Подюк В. Г. // М.: Недра, 1997. 5.РД-08-71-94. Инструкция о порядке ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов. Утверждена Постановлением коллегии Госгортехнадзора России 19.08.1994г., №51. 6.Амиров А. Д.. Овнатанов С. Т., Яшин А. Б. Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин. — М.: Недра, 1975. 7.Грайфер В. И., Шумилов В. А., Каменев В. Н. Организацияи технология капитального ремонта скважин. — М.: Недра, 1979 8. Кагарманов И.И. Ремонт нефтяных и газовых скважин: учебное пособие / И.И. Кагарманов, А.Ю. Дмитриев; Томский политехнический университет. - М. : Изд-во ТПУ, 2007.-324 с 9. Нифонтов Ю.А. Ремонт нефтяных и газовых скважин : справочник : в 2 ч. / Ю.А. Нифонтов [и др.] : Под ред. Ю.А. Нифонтова : Профессионал, 2007.-(Научно-промышленная энциклопедия России) 10. Басарыгин Ю.М. Технология капитального и подземного ремонта нефтяных газовых скважин: учебник для вузов / Ю.М. Басарыгин , А.И. Булатов, Ю.М. Проселков - Краснодар. "Сов. Кубань", 2002. - 582 с |