Особенности оборудования прс и основные направления его совершенствования

 

Состав и особенности применяемого оборудования для ПРС определяются проводимыми работами. Наиболее часто при спуско-подъемных операциях, сопровождающих практически все виды ПРС, применяется следующий комплект оборудования, показанный на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Размещение оборудования при подземном ремонте скважины:

1 — лебедка (подъемник); 2 — канат; 3 — упор для трактора; 4 — мостки; 5 — оттяжной ролик; 6 — труба; 7 — элеватор; 8 — штропы; 9 — крюк; 10 — талевый блок; 11 — вышка; 12 — кронблок

 

Оборудование для проведения спуско-подъемных операций (СПО) на скважине подразделяется на самоходные или стацио­нарные лебедки, подъемники и агрегаты.

Подъемная лебедка предназначена для работы в сочетании со стационарными или передвижными вышками, установленными над устьем скважины. Вышка оснащается талевой системой, для уменьшения натяжения каната при намотке на барабан подъем­ника или агрегата, состоящую из системы неподвижных роликов-кронблока и подвижных роликов — талевого блока, крюка и талевого каната.

В верхней части вышки монтируется кронблок 12, на талевом канате подвешивается талевый блок 10. К талевому блоку 10 прикрепляется крюк 9, на котором с помощью штропов 8 и эле­ватора 3 крепится колонна насосно-компрессорных труб 6 или штанг. Стальной талевый канат 2 от лебедки 1 пропускается че­рез оттяжной ролик 5, расположенный в нижней части вышки 11, через ролики кронблока 12 и талевого блока 10 и обратно в том же порядке. Неподвижный конец каната прикрепляется у основания вышки, а подвижный — к барабану лебедки. Оттяж­ной ролик 5 предупреждает опрокидывание вышки при подъеме или спуске колонны труб.

Показанная на рис. 10.1 общая схема оборудования для под­земного ремонта предусматривает наличие на скважине посто­янной эксплуатационной вышки, что не совсем удобно и при­меняется крайне редко. Поэтому в настоящее время большее распространение получили подъемные агрегаты, на которых смонтированы мачта и все необходимое оборудование для про­ведения спускоподъемных работ. Подобные работы могут осу­ществляться как с укладкой труб на мостки, так и с их установ­кой в вертикальное положение. Последнее обычно предусмат­ривает применение верхового рабочего и более предпочтитель­нее, так как при этом не происходит износ ниппельных концов труб, что позволяет применять трубы типа НКМ и других, ана­логичных этому, у которых уплотнение соединений выполнено за счет специальных проточек на концах или за счет примене­ния различных уплотнительных колец, например, из тефлона. Кроме того ускоряется проведение спуско-подъемных работ. Общий вид агрегата с вертикальной установкой труб представ­лен на рис. 10.2.

Одним из основных узлов в агрегатах подземного ремонта является подъемник — механическая лебедка, установленная на тракторе, автомобиле или отдельной раме. Приводом лебедки является тяговый двигатель трактора, автомобиля или от само­стоятельного двигателя внутреннего сгорания или электродви­гателя. Агрегат, кроме оборудования подъемника, оснащен выш­кой и механизмом для ее подъема или опускания.

Основными узлами подъемника являются трансмиссия, ле­бедка, пневматическая система и система управления. Транс­миссия состоит из реверсивной коробки передач, приемный вал которой соединен с валом вывода мощности трактора. Лебедка, как правило, однобарабанная. Пневмосистема обеспечивает уп­равление фрикционной муфтой включения барабана, необходи­мое усилие на тормозе, переключение скоростей в коробке пе­редач и управление сцеплением двигателя. Пневмосистема пи­тается от компрессора с приводом от шкива вентилятора двига­теля. Механизмом управляют из кабины или с пульта располо­женного на раме около устья. Для ускорения проведения работ агрегаты оснащаются средствами механизации проводимых ра­бот и в первую очередь свинчивания — развинчивания. В агре­гатах занятых на капитальном ремонте скважин для облегче­ния работ связанных с приподъемами инструмента и его более точной установкой все чаще используются гидроприводные ле­бедки.

Рис. 10.2. Общий вид агрегата в рабочем положении

 

В агрегатах подземного ремонта в зависимости от поставлен­ных задач могут быть использованы насосно-компрессорные или бурильные трубы, в некоторых случаях используются обсадные трубы. Это позволяет передавать значительные нагрузки на ин­струмент и при подаче и подъеме жидкости изолирует обсадную колонну от воздействия на нее. Основным недостатком данного способа является высокая трудоемкость спуско-подъемных опе­раций и сопутствующих работ (монтаж-демонтаж, глушение сква­жин и т.д) и их большая продолжительность. Достоинство зак­лючается в универсальности этого способа и возможности пере­дачи больших силовых воздействий.

Как уже говорилось выше, основное разделение работ проис­ходит на текущий и капитальный ремонт. Приведенные на ри­сунках 10.3 и 10.4 общие схемы проведения работ показывают основные операции и их последовательность. Из анализа схем видно, что общими для всех являются подготовительные работы и спускоподъемные операции, которые в ряде случаев занимают до 70% от общего времени проведения работ. Поэтому очевид­но, что основным направлением работ по совершенствованию оборудования являются в первую очередь усовершенствования связанные с подготовительными работами и спуско-подъемны-ми операциями.

К подготовительным работам относится в первую очередь глушение скважины. Подземный ремонт может проводиться при открытом или закрытом (герметизированном) устье. Работа с открытым устьем, в подавляющем большинстве случаев, связана с глушением скважин. Данная операция нзобходима, чтобы обе­зопасить работу бригады от газопроявлений из скважины, кото­рые могут привести к отравлению или пожару (взрыву). В тех случаях, когда скважина имеет высокую обводненность, низкий газовый фактор и низкую проницаемость пласта, при открытом устье может не происходить газопроявление. Тогда, по согласо­ванию с Госгортехнадзором, можно проводить работы с откры­тым устьем без глушения. Глушение, в большинстве случаев, производится путем замещения внутрискважинной жидкости на жидкость глушения. Жидкость глушения должна быть безо­пасной, иметь большую плотность, чем скважинная жидкость и не быть агрессивной по отношению к оборудованию и сква­жине. В качестве жидкости глушения используется, как правило, попутно добываемую воду. Ее очищают от примесей и добавля­ют соли для повышения плотности. Глушение скважины, в боль­шинстве случаев, существенно ухудшает состояние призабойной зоны скважины и может привести к снижению ее дебита. Для борьбы с этим в жидкость глушения добавляются специаль­ные присадки, производящие отмыв призабойной зоны от раз­личных отложений. К сожалению, данный способ в ряде случа­ев не снижает время вывода скважины на режим. Неплохие ре­зультаты дает глушение скважин очищенной нефтью, но из-за низкой плотности нефти и повышенной пожароопасности спо­соб не нашел широкого применения. Еще одним направлением работ, исключающим глушение скважин, является использова­ние клапанов-отсекателей, устанавливаемых в скважине. Клапаны-отсекатели устанавливается на пакере. Они разобщают призабойную зону от устья и поэтому позволяют проводить ра­боты по смене оборудования без глушения. Существует большое количество различных конструкций клапанов-отсекателей. Они различаются по форме запорного органа, по системе управле­ния клапана. Несмотря на большое многообразие конструкций повсеместного применения клапана-отсекатели не нашли. Это связано с тем, что способ имеет существенные недостатки. Это дополнительная стоимость оборудования, затраты необходимые для его установки и съема, невозможность проведения капи­тального ремонта в скважине с установленным в ней пакером, повреждение стенок обсадной колонны в месте установки пакера, необходимость переустановки пакера при снижении забой­ного давления, необходимость использования высококачествен­ных материалов в конструкции клапанов-отсекателей.

Относительно новым и наиболее перспективным направле­нием является глушение скважин растворами не проникающи­ми в пласт, но и не дающими газу выходить из пласта. Как пра­вило, это гелеобразные растворы, которые после проведения ремонта подвергаются специальной обработке и выносятся с откачиваемой жидкостью. В этом случае призабойная зона не ухудшает своих свойств. Более того, при соответствующем под­боре компонентов возможна очистка зоны перфорации от раз­личного рода отложений с последующим их удалением.

Проведение работ возможно и с герметизированным устьем. В этом случае ремонт производится без глушения скважины, что не приводит к снижению ее дебита после ремонта, улучша­ются условия работы бригады подземного ремонта и снижается вероятность загрязнения окружающей среды. Но при этом тре­буется сложное дорогостоящее оборудование, включающее ус­тьевые превенторы и уплотнение устья, способное обеспечивать герметичный пропуск труб с муфтами. Кроме того, в отличие от ремонта при открытом устье, где спуск оборудования происхо­дит под его собственным весом, в этом случае необходимо ис­пользование специальных устройств на устье, обеспечивающих создание осевой нагрузки на трубы для проталкивания колонны в скважину при больших давлениях на нем. При существующей схеме спуско — подъема на колонне свинчиваемых труб это со­пряжено с большими затратами времени и труда и поэтому не применяется. В тоже время, как уже указывалось выше, разделе­ние работ и оборудования и, следовательно, их усовершенство­вание можно разделить по способам доставки инструмента, при­боров и технологических материалов к месту работ в скважине. Это:

1) с помощью специально спускаемой колонны труб;

2) путем закачивания по НКТ или межтрубному пространству;

3) на кабеле или на канате (проволоке).

Эти способы позволяют эффективно проводить работы с гер­метизированным устьем.

Наибольшее распространение получил первый из указанных способов — ремонт с использованием непрерывных труб. В этом случае используются установки с наматываемыми на барабан трубами (рис. 10.5).

Это объясняется существенными преимуществами данного вида оборудования и упрощением устьевого оборудования вслед­ствие отсутствия муфт на трубах, наматываемых на барабан; воз­можностью быстрого проведения спускоподъемных операций, возможностью непрерывного проведения промывки при спуске или подъеме колонны НКТ в скважину и широкого применения средств автоматизации и контроля. Подобные технологии все больше используются в нашей стране для борьбы с парафино­выми, гидратными пробками. Известно их применение для спуска исследовательских приборов, установки газлифтных клапанов, т.е. в случаях, где не обходим быстрый спуск приборов при гер­метизированном устье скважины. С использованием азотных технологий, т.е. мобильных азотных установок для генерации азота и его применения для различных технологических процес­сов освоения и ремонта скважин, получили широкое распрост­ранение установки с трубами. Азот позволяет обеспечить безо­пасное ведение работ связанных с разбуриванием цементных пробок, забуриванием горизонтального ствола и т.д.

Рис. 10.3. Последовательность выполнения работ при текущем ремонте

Рис. 10.3. Последовательность выполнения работ при проведении капитального ремонта

Рис. 10.5. Схема установки с наматываемыми на барабан трубами для подземного ремонта скважин:

1 — циркуляционный переводник; 2— гибкие НКТ; 3— колонная голов­ка; 4 — дроссель; 5 — отводная линия; 6 — циркуляционный тройник с дросселем противодавления и задвижкой; 7— четырехплашечный превентор; 8— сальниковая коробка; 9— индикатор веса; 10— инжекторная головка для подачи и извлечения колонны гибких труб; 11 — выпрямля­ющее устройство; 12 — подъемный кран инжектора; 13 — барабан с ко­лонной НКТ; 14 — кабина управления; 15— энергетический блок

 

Второй способ заключается в закачке жидкости по колонне НКТ или межтрубному пространству и использовании колон­ны, как канала, по которому производится спуск и подъем обо­рудования и приборов. Возможно использование нескольких колонн труб. Как правило, при применении нескольких скважинных трубопроводов, их размещают концентрично по типу «труба в трубе». Параллельное подвешивание НКТ требует боль­ших диаметров обсадных колонн и специального оборудования, например — пакеров с двумя параллельно расположенными ство­лами. Поэтому такое размещение колонн труб не нашло широ­кого применения в нашей стране. Замена оборудования при до­ставке насосного агрегата или комплекта приборов жидкостью без подъема труб производится переключением кранов на об­вязке устья и работами по установке и выему насоса из лубрика­тора. Т.е. необходим только легкий подъемный агрегат для сня­тия и установки лубрикатора. Такой способ используется на сква­жинах, оснащенных гидроприводными установками.

Несколько сложнее, хотя и похоже, происходит канатная или кабельная доставка, т.к. требуется установка с лебедкой. Насос­ный агрегат или приборы устанавливаются в лубрикатор и на проволоке или кабеле спускаются в скважину. При этом уплот­няется только проволока или канат. В этом случае затраты вре­мени значительно меньше чем при традиционном способе. Та­кой способ также используется на скважинах оснащенных гид­роприводными установками.