Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

 

3.5 Подземный и капитальный ремонт 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. 3.5.1). 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 3.5.1 - Передвижная мачта для подземного ремонта в рабочем положении

Агрегат А - 50У (рис. 3.5.2) 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 скважин.

 

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

 

рис. 3.5.2. Агрегат А-50У для ремонта скважины

Управление  всеми механизмами агрегата при  установке вышки в рабочее положение, как и при спускоподъемных 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.3.5.3), предназначенный для спускоподъемных 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.

Кроме названных, существуют другие самоходные агрегаты, как например, «Азинмаш 37А» грузоподъемной силой 280 кН с 18-метровой телескопической  вышкой, смонтированной на трехосном  автомобиле КрАЗ-255Б высокой проходимости, или «Азинмаш 43А» грузоподъемной силой 280 кН также с 18-метровой телескопической  вышкой, смонтированной на гидрофицированном  гусеничном тракторе Т-100МБТС мощностью 75 кВт. Этот агрегат оснащен автоматом  ДПР-2ВБ для свинчивания и развинчивания  НКТ с электроинерционным приводом и переключателем. Разработан также тяжелый самоходный комплекс оборудования КОРО-80 на четырехосном автомобиле-тягаче МАЗ-537 высокой проходимости. Комплекс включает самоходную подъемную установку УПА-80 с телескопической вышкой грузоподъемной силой до 1000 кН и высотой 28 м, насосный, блок, смонтированный на двухосном прицепе, передвижные приемные мостки на колесном ходу с рабочей площадкой и инструментальной тележкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - опоры  мачты; 

2 - пульт  управления;

3 - барабан  лебедки;

4 - кулисный  механизм для подъема мачты; 

5 - опоры  мачты в рабочем положении;

6 - талевый  блок и кронблок;

7 - верхнее  звено раздвижной мачты

Рис. 3.5.3. Агрегат "Бакинец"

 

В комплект механизмов для ремонта входят:

- промывочные  вертлюги грузоподъемной силой  до 600 кН для промывки скважины  через подвешенные на крюке  трубы при одновременном их  вращении с помощью ротора;

- облегченные  талевые блоки грузоподъемной  силой от 150 до 500 кН с количеством  шкивов до четырех;

- эксплуатационные  облегченные крюки КрЭ грузоподъемной  силой от 125 до 500 кН,

- допускающие  свободное вращение рога крюка  относительно его серьги и  снабженные амортизационной пружиной.

Существенным  элементом оборудования для подземного ремонта скважин являются автоматические ключи для свинчивания и развинчивания  муфтовых соединений труб и штанг, созданные  впервые Г. В. Молчановым и в дальнейшем усовершенствованные. Наибольшей трудоемкостью  при ремонте скважин отличаются спускоподъемные операции. Для облегчения этих работ и уменьшения их опасности разработан автомат для свинчивания и развинчивания труб АПР-2ВБ (рис. 3.5.4), который одновременно выполняет функции захвата и удержания труб в подвешенном состоянии и автоматического их освобождения при подъеме. Автомат состоит из вращателя с червячной передачей, клиновой подвески труб (спайдера), центратора, балансира с грузом для уравновешивания клиньев спайдера и электропривода с переключателем. Вращатель имеет водило 7, передающее вращательное усилие облегченному малогабаритному трубному ключу, одеваемому на тело трубы. Блок клиновой подвески состоит из основания подвески и трех шарнирно подвешенных клиньев, удерживающих колонну труб в подвешенном состоянии. Клинья и их плашки сменные и устанавливаются в зависимости от диаметра поднимаемых труб. Блок клиновой подвески вверх и вниз перемещается с по мощью балансира с грузом. Электродвигатель мощностью 2,8 кВт взрывобезопасного исполнения снабжен электроинерционным приводом, представляющим собой отключаемый маховик, установленный на валу двигателя. За счет инерции маховика удается значительно увеличить момент на водиле при отвинчивании труб, а также при завинчивании труб большого диаметра при малой мощности электродвигателя.

 

1 - корпус  автомата; 2 - червячное колесо; 3 - клиновая  подвеска; 4 - корпус клина;

5 - плашка; 6 - опроный фланец; 7 - водило; 8 - вал  вилки включения маховика;

9 - электроинерционный  привод; 10 - стопорный винт; 11 - направляющая  планка

клиновой  подвески; 12 - центратор; 13 - пьедестал  центратора; 14 - фиксатор центратора

 

Рис. 3.5.4 Автоматический ключ для труб АПР-2БВ

Автоматизация свинчивания и развинчивания штанг при спускоподъемных операциях осуществляется автоматическим штанговым ключом АШК (рис. 3.5.5). Ключ АШК состоит из блоков ключа, устьевого кронштейна и реверсивного переключателя. В свою очередь блок ключа состоит из электродвигателя 1 мощностью 0,8 кВт во взрывобезопасном исполнении, редуктора 10, муфты 2, тормозного барабана 7, узла штангового захвата 8 и системы контрключа 6 с вилкой 4. Блок устьевого кронштейна 5 крепится на муфте насосной трубы на устье скважины, а сам ключ подвешивается к кронштейну на пружинной подвеске 9. Блок реверсивного переключателя 3 предназначен для реверсирования двигателя при свинчивании или развинчивании штанг. Автоматический ключ АШК (система Ногаева) управляется вручную или от ножной педали, имеет разрезной вращатель, надвигаемый на квадрат штанги. Под редуктором расположен контрключ, удерживающий подвешенную колонну штанг от вращения. Масса блока ключа составляет 36 кг, масса всего комплекса с блоком устьевого кронштейна - 105 кг. Максимальный вращающий момент на захватном органе ключа равен 800 Н-м. Применение автоматического ключа АШК, кроме облегчения ручных операций и ускорения работ, обеспечивает постоянный крутящий момент для затяжки муфтовых соединений штанг, что способствует сокращению аварий и предотвращает самопроизвольный отворот штанг.

 

1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 - блок реверсивного  переключателя; 4 – вилка; 5 - блок  устьевого кронштейна; 6 – контрключ; 7 – тормозной барабан; 8 – узел  штангового захвата; 9 – пружинная  подвеска;

10 – редуктор

 

Рис. 3.5.5. Автоматический ключ для свинчивания  штанг АШК

Скважины, в которых нельзя провести ремонтные работы силами бригад текущего ремонта и выполнение которых  требует специального оборудования и инструмента, передаются в капитальный  ремонт. Обычно капитальный ремонт проводится специализированным управлением, организуемым в объединении, которому передаются все работы на скважинах, связанные с повышением нефтеотдачи  пластов. Поэтому оно называется Управление по повышению нефтеотдачи  пластов и капитальному ремонту скважин (УПНП и КРС). В нем сосредоточены все технические средства, оборудование, материалы, транспортные средства, квалифицированная инженерно-техническая служба и бригады.

В некоторых случаях, когда на данном месторождении отдельные виды работ  носят массовый характер, как, например, кислотные обработки, то их передают специализированному цеху, выполняющему только эти работы.

Такая специализация повышает качество работ, их эффективность и способствует сокращению производственного травматизма.

Особое место в работах по капитальному ремонту скважин занимают ловильные работы, необходимость  в которых возникает при обрыве или отвороте подземного оборудования, НКТ, штанг, кабеля и при других осложнениях. При обрыве и ударе о забой  оторвавшаяся часть оборудования сминается, расклинивается в обсадной колонне  и зачастую выводит скважину из строя. Для ликвидации таких аварий после  надежного глушения скважины в нее  сначала опускают так называемую печать для обследования места обрыва. На свинцовом или алюминиевом  диске печати, спускаемой в скважину и прижимаемой к месту обрыва, отпечатываются следы оторванной части, по которым удается распознать характер обрыва, его положение в обсадной колонне и, таким образом, решить вопрос о выборе ловильного инструмента (овершота, пауков, труболовок, отводных крючков, ловильных колоколов). Захват ловильным инструментом оборванного конца, даже если он удается, не всегда заканчивается полным извлечением оборвавшейся части оборудования и очисткой скважины. Иногда приходится прибегать к помощи гидравлических домкратов (когда натяжение талевой системы превышает грузоподъемность подъемных сооружений) и с их помощью по частям извлекать оборванное оборудование. Если такая попытка очистки скважины снова кончается повторным обрывом спущенного инструмента (бурильных труб), то для восстановления работоспособности скважины забуривают второй ствол и эксплуатируют его как новую скважину. Эта работа выполняется бригадой капитального ремонта с использованием специальной фрезы и легкого бурового оборудования. Не менее сложны работы по изоляции обсадных колонн, в которых обнаружены дефекты в результате коррозии или смятия, по отвороту и извлечению труб, прихваченных цементом; когда приходится обуривать эти трубы специальными коронковыми долотами или трубными фрезами.

При интенсивном обводнении скважины возникает проблема изоляции того пропластка или того места, через которое  произошел прорыв воды в скважину. Такой прорыв может произойти  по затрубному пространству в результате нарушения целостности цементного камня. В этом случае вода водоносных горизонтов попадает на забой и препятствует притоку нефти из продуктивного  пласта. Источником обводнения может  быть хорошо проницаемый пропласток, залегающий в пределах вскрытой толщины  пласта, по которому вода от нагнетательной скважины проникает на забой добывающей скважины и снижает ее продуктивность. Обводнение может произойти и  по нижней части продуктивного горизонта  с образованием в призабойной  зоне водяного конуса.