Оборудование для ремонта скважин под давлением

 

Необходимость подземного ремонта и освоения скважины или просто спуска в нее колонны труб, когда она способна фонтани­ровать, обусловило создание оборудования для спуска в скважи­ну или подъема из нее колонны труб, или для ее ремонта под давлением.

Для осуществления такого процесса возникла необходимость в создании, во-первых, устройств для герметизации устья, спо­собных при этом пропускать без утечек газа или жидкости спус­каемые или поднимаемые трубы, и, во-вторых, устройства для спуска и для подъема колонн труб.

Попытки создания подобного оборудования начались еще в двадцатых годах, однако многие годы они заканчивались неудач­но, и лишь в последние 15—20 лет такое оборудование было в достаточной степени конструктивно отработано для широкого использования. Столь длительный процесс отработки и совер­шенствования этого оборудования объясняется его сложностью.

Ускорению его отработки и выпуска способствовала начав­шаяся разработка нефтегазовых месторождений на морском и океанском шельфе, где выполнение целого ряда внутрискважинных операций осуществимо только под давлением при на­дежно герметизированном устье скважины.

Главными требованиями к оборудованию для ремонта сква­жин под давлением, кроме обеспечения спуска или подъема ко­лонн труб, являются обеспечение его высокой надежности и полное исключение утечек нефти или жидкости.

Комплексы спуско-подъемного оборудования для ремонта скважин под давлением представляют собой обычно группу аг­регатов, самоходных или буксируемых на прицепе, монтируе­мых или связываемых в единую систему в зоне скважины на время выполнения на ней работ.

Оборудование это полностью гидрофицировано на основе гидростатического привода. Именно гидрофикация этого вида техники позволила после многих лет работ создать высокона­дежные агрегаты для работы под давлением и выполнять под давлением практически все необходимые операции без глуше­ния фонтанирующей скважины, что способствует увеличению ее продуктивности [36, 55, 56].

Общий вид расположения основного оборудования, разме­щенного в зоне обслуживаемой скважины, показан на рис. 10.40.

Как видно, в данном случае основная часть оборудования-превенторы и подъемник — монтируются на устье скважины, что обеспечивает соосность всей системы ей стволом скважины. Такой способ монтажа используется и на морских скважинах.

Транспортирование агрегатированного оборудования на суше обычно выполняется с помощью специальных транспортных платформ — полуприцепов с крановым устройством для погруз­ки—разгрузки этого оборудования.

Известно несколько схем устройств для спуска — подъема труб под давлением (рис. 10.41). Общим для всех схем является создание усилий, передаваемых колонне труб с помощью клиньевых спайдерных устройств как вверх, так и вниз.

Рис. 10.40. Схема расположения оборудования для ремонта скважины под давлением:

1 — транспортная база; 2 — верхняя площадка; 3 — трубный ключ; 4 — подвеска трубного ключа; 5 — цилиндровый подъемник; 6 — силовой агрегат; 7— вышка; 8— группа превенторов; 9— несущая система; 10 — технологическое оборудование; 11 — управление

 

В последние годы подавляющая часть подъемников этого на­значения выполняется с гидроприводом.

Типичным исполнением гидроприводного подъемника явля­ется конструкция (рис. 10.42), монтируемая на устье скважины. Главные узлы такого подъемника — спайдеры, вращатель (труб­ный ключ), подъемник, герметизаторы.

Работы в скважине под давлением выполняются как через колонну насосно-компрессорных труб, так и с подъемом ее. В первом случае конструкция устья скважины обычная, во втором подвеска колонны Н КТ в трубной головке должна быть муф­товой с герметизацией затрубного пространства.

 

 

Рис. 10.41. Принципиальные, схемы подъемников для спуска труб под давлением:

а — гидроприводный: 1,2 — подвижный и неподвижный клиньевые зах­ваты; 3 — подвижная траверса; 4— неподвижная траверса; 5— цилинд­ры; 6 — штоки цилиндров; б — гидроприводный с соосным расположе­нием цилиндров: 1, 2 — подвижный и неподвижный клиньевые захваты; 5 — цилиндры; 7— полый шток; 8 — основание; в — комбинированный: 1 — захват труб; 2— стационарный захват; 3 — подвижная траверса; 5 — корпус цилиндра с осью; 6 — шток; 9 — приводный цилиндр; 10 — ось; 11, 12 — неподвижные шкивы: 13, Н — ходовые концы канатов талевых систем; 15, 16 — «мертвые» концы канатов; А — поршневая полость; Б — штоковая полость

 

Подъемник в агрегате для ремонта скважин под давлением конструктивно выполняется в зависимости от типа труб (нама­тываемых или обычных). При работе с колонной из ненаматы-ваемых труб их поднимают и спускают с перехватом колонны клиньями подвижных и неподвижных слайдеров. Подъемник приводится в действие гидроприводом, работающим обычно от ДВС. Подача очередных труб к подъемнику при спуске колонны в скважину осуществляется с помощью агрегатированного с ним крана с гидроприводной лебедкой, а их свинчивание — развин­чивание с помощью гидроприводного трубного ключа, также агрегатированного с подъемником.

 

 

Рис. 10.42. Конструктивная схема гидроподъемника:

1— фланец устья скважины; 2— колонна НКТ; 3— катушка-переводник; 4- опорный фланец подъемника, 5— уплотнение герметизатора; б— цилиндр; 7 — нажимное кольцо неподвижного спайдера; 8— клинья неподвижного спайдс-ра; 9— цилиндры привода неподвижного спайдера; 10— траверса неподвижная; 11 — рабочая площадка; 12 — нажимное кольцо подвижного спайдера; 13 — клинья подвижного спайдера; 14 — цилиндры привода подвижного спайдера ;15 — траверса подвижная; 16— вращающийся корпус; 17— шестерня вращаю­щихся клиньев; 18— гидромотор; 19, 22— распределители; 23— насос; 24— бак

 

Силовой привод обычно устанавливается в стороне от подъем­ника (см. рис. 10.40).

Агрегаты для подземного ремонта скважин под давлением выполняются таким образом, чтобы при укомплектовании их на время ремонта соответствующим технологическим оборудова­нием, например роторами, промывочными насосами, можно было бы выполнять весь комплекс работ, необходимых для данной скважины.

Принципиальные схемы основных механизмов агрегата ана­логичны ранее рассмотренным.

Схемы и конструкция силовых цилиндров подъемника, его узлов и деталей, т.е. собственно цилиндров, штоков, поршней, штоковых уплотнений аналогичны деталям того же назначения, используемым, например, в гидроприводных штанговых скважинных установках. Схемы и конструкция элементов (непод­вижных и подвижных) слайдеров: корпусов, клиньев, сменных плашек, их гидроприводов — аналогичны слайдерам для под­земного ремонта. Схемы и конструкции трубных ключей анало­гичны гидроприводным ключам рассмотренных типов.

Конструкция герметизатора (рис. 10.43) также аналогична применяемым для различных целей устьевым скважинным гер­метизаторам.

Компоновка превенторов на устье скважины, позволяющая выполнять спуско-подъемные операции (рис. 10.44), осуществ­ляется следующим образом. На корпусе трубной головки мон­тируется превентор 1 с глухими плашками, выше — аварийный 2 с трубными плашками, а над ним два превентора 3 и 6, соеди­ненные стояком 4 и управляемые гидроприводными кранами 5 и 9. Подъемник при наличии превенторов размещен над ними, а в нижней части подъемника монтируется герметизатор 8 на крестовине 7.

Принципиальная схема и конструкция превенторов анало­гичны обычным, применяемым при бурении скважин.

Рис. 10.43. Герметизатор: Рис. 10.44. Схема компоновки