Оптимальные растягивающие нагрузки на ловильный инструмент

 

Показатель	Условный диаметр НКТ, мм
Оптимальная растягивающая нагрузка на ловильный инструмент, кН	15—20	20—30	50—60	70—80		100-120

Пример. Для ликвидации аварии с НКТ диаметром 73 мм, верхняя часть которых находится на глубине 655 м, на бурильных трубах диаметром 73 мм с толщиной стенок 11 мм спущена внутренняя освобождающаяся труболовка механического действия ТВМ 73-2-108 грузоподъемной силой, равной 400 кН.

Определить максимально допускаемую нагрузку на труболовку.

Решение. Определим вес колонны бурильных труб из выражения:

 

G_бк=Н·q=655·185=121175 Н=121 кН

 

где q— вес 1 м бурильной трубы с учетом замковых соединений, Н;

Н — глубина спуска колонны бурильных труб, м.

Максимально допускаемую растягивающую нагрузку на ловильный ин­струмент определяем по формуле:

Из приведенного расчета следует, что при максимально допускаемой растягивающей нагрузке на ловильный инструмент, равной 484 кН, нельзя расхаживать аварийные трубы после их захвата давильным инструментом, так как труболовка имеет грузоподъемную силу 400 кН. Поэтому следует ограничиться приложением к ловильному инструменту растягивающей нагрузки, равной 400 кН. При расчетах также следует учитывать грузоподъемность вышки.

Если в процессе работ к ловильному инструменту будет приложена максимальная растягивающая нагрузка 400 кН, то для страгивания плашек и освобождения инструмента от захвата потребуется к ловильному инструменту приложить осевую сжимающую нагрузку, равную 400 · 0,25 = 100 кН, т. е. часть веса бурильной колонны, на которой ловильный инструмент спущен в скважину.

На практике при ловильных работах с отвинчиванием труб и извлечением по частям не всегда приходится прилагать к ловильному инструменту большую растягивающую нагрузку,но тем не менее до начала ловильных работ эту нагрузку надо определить.

При расхаживании прихваченных бурильных или насосно-компрессорных труб необходимо определить допустимое усилие натяжения. Например, требуется определить допустимое усилие натяжения при расхаживании прихваченной колонны бурильных труб диаметром 89 мм с толщиной 11 мм из стали группы прочности Д.

Допустимое натяжение при расхаживании прихваченной колонны труб определяют по формуле:

где σ_т – предел текучести материала труб, Па (см. табл 10.8)

F – площадь поперечного сечения тела гладкой части бурильной трубы;

К – коэффициент запаса прочности (К=1,15÷1,3)

Тогда:

ФРЕЗЕРЫ И РАЙБЕРЫ

При падении труб могут произойти сложные нарушения, характер и степень которых выявляют при помощи обследования печатями. Затем пользуются соответствующим вспомогательным режущим инструментом для придания нарушенному концу аварийных труб приемлемой формы для последующего захвата и извлечения их ловильным инструментом.

Для исправления разорванных, расплющенных и сильно деформированных концов аварийных труб применяют забойные (рис. 12.21) и торцовые фрезеры (рис. 12.22), с внутренними зубьями (рис. 12.23), а также конусные райберы, предназначенные для исправления внутренней поверхности труб (рис. 12.24).

В процессе фрезерования после среза деформированной части труба может заклиниваться во фрезере и извлекаться путем отвинчивания левым вращением ротора.

Торцовые фрезеры, наваренные твердыми сплавами и предназначенные для деформированных концов аварийных труб, должны противостоять динамическим нагрузкам в процессе резания и эффективно резать металл. Применяют также фрезер с усиленным профилем зубьев (рис. 12.25). Конструкция зуба этого фрезера обеспечивает

_____________

Рис. 12. 21. Фрезер забойный ФЗТ-1

 

более эффективный процесс резания. Усиление профиля зубьев в разрезе достигнуто увеличением их шага и высоты, а также более рациональным применением твердых сплавов. Пластинки победита вставляются в отверстия, просверленные с торца зубьев фрезера, и запаиваются медью. На боковой внутренней поверхности зубьев вырубаются гнезда, которые затем заплавляются твердым сплавом релит. Этим же сплавом обли­цовываются передние грани зубьев. Благодаря значительному усилению твердыми сплавами рабочих частей зубьев и увеличению их профиля и шага, фрезер работает по металлу значительно дольше и имеет преимущества перед обычными торцовыми фрезерами.

После обработки верхних деформированных концов аварийных труб их извлекают ловильным инструментом, преимущественно внутренней труболовкой той или иной конструкции. Для ловли и извлечения упавших труб используют также и другие ловильные инструменты. Для захвата 4" труб в 168-мм колонне, когда на верхнем конце этих труб находится муфта, а внутри упавшие 2 1/2" трубы, конец расположен на одном уровне с муфтой 4" труб, сначала следует отвинтить эту муфту метчиком-калибром.

После успешного извлечения муфты 4" трубы можно захватить колоколом или наружной труболовкой и попытаться отвинтить одну-две трубы путем левого вра­щения, в результате чего конец 2 1/2" труб можно будет захватить снаружи или изнутри каким-либо ловильным инструментом.

Упавшие аварийные трубы могут изогнуться или заклиниться и образовать несколько рядов: извлечь их в таком со

Рис. 12.22. Фрезер башмачный с торцовыми зубьями ФЗБ 1

стоянии трудно, так как при попытках отвинчивания они не поддаются вращению. При ликвидации таких аварий приходится применять большие натяжения и расхаживание.

Если при этом подъемное сооружение не обеспечивает нужной грузоподъемности, то для создания значительных растя­гивающих нагрузок пользуются гидравлическими домкратами.

Одним из распространенных видов аварий в условиях бакинских промыслов, является прихват песком колонны насосно-компрессорных или бурильных труб.

Если прихваченную песком колонну не удается освободить расхаживанием, промывкой или продавливанием пробки жидкостью при помощи цементировочных агрегатов, то аварийные трубы поднимают по частям. Верхнюю часть ко­лонны аварийных труб поднимают после отвинчивания при помощи бурильных труб с левой резьбой или путем вырезки части колонны труборезкой. Нижняя часть колонны может быть извлечена целиком после промывки скважины или по частям.

Перед проведением ловильных работ следует предварительно определить место прихвата следующими способами.

1. Колонну растягивают под нагрузкой Р и измеряют удлинение труб ∆t под действием этой нагрузки. Затем глубину прихвата можно вычислить по формуле:

где L — глубина расположения места прихвата колонны (длина свободной части);

F — площадь сечения тела аварийной трубы;

∆l — удлинение колонны бурильных труб под влиянием растягивающей нагрузки;

Е — модуль упругости Юнга;

Q — растягивающая нагрузка.

2. Другой способ определения глубины прихвата труб заключается в применении специального прибора — прихватомера.

Существующие приборы для определения места прихвата труб основаны на том, что в процессе растя

Рис. 12.23. Фрейзер с внутренними зубьями, типа ФЗВ

жения труб они удлиняются, изменяется их магнитная проницаемость. Недостатком этих приборов является

весьма малое удлинение, получающееся при растяжении труб (в пределах 1—1,5 м), а также трудности фиксации прибора в колонне, что значительно снижает. надежность определения. Изменение магнитной Райбер проницаемости труб при их растяжении обычно невелико. Кроме того, колонна труб имеет сильное и неравномерное по длине намагничивание. Поэтому изме­нение индуктивности чувствительного элемента прибора или напряженности магнитного поля, которое возникает при растя­жении труб, определяется в большей степени относительным расположением прибора в колонне труб, чем изменением их магнитной проницаемости. Более надежным является способ отбивки места прихвата труб, основанный на свойстве ферромагнитных материалов размагничиваться при деформации. Для этого небольшие участки колонны труб (15—20 см) в предполагаемом интервале прихвата на несколько различных глубинах намагничиваются путем применения специальной катушки.

_____________

Рис. 12.24. Райбер конусный РК-1

 

 

Затем при помощи магнитомодуляционного датчика прибора записывается кривая магнитной индукции вдоль колонны труб. При этом участки интервала, намагниченные катушкой (магнитные метки), отмечаются на кривой магнитной индукции резкими аномалиями. После установки меток к ко­лонне извлекаемых труб прикладываются растягивающие или крутящие усилия мак­симально допустимой величины.

Намагниченные участки в интервале, который располагается выше места прихвата, в результате упругой деформации труб размагничиваются, после чего магнитные метки на кривой магнитной индукции полностью исчезают или умень­шается их амплитуда. Магнитные метки остаются неизменными в той части интервала прихвата, куда деформация не передается. Благодаря этому оказывается возможным с достаточной точностью определить место прихвата трубы. Проведение повторного исследования указанным прибором в более ограниченном интервале и при более частой расстановке меток позволяет уточнить место прихвата. К трубам прикладывается такое же усилие, как и в первом случае. Этот способ определения места прихвата труб имеет ряд достоинств перед другими способами, так как после определения места прихвата по одной из снятых кривых определяется также глубина расположения муфтового соединения, в котором предполагается провести торпедирование.

Взаимное перемещение прибора и труб при их деформации не оказывает влияния на результат измерения. Исследования можно проводить не только при растяжении труб, но и при закручивании, что позволяет выполнять все измерения без извлечения прибора из скважины.

При развинчивании прихваченных труб необходимо иметь в виду, что после подъема отвинченной части оставшиеся прихваченные трубы часто приходится извлекать по частям при помощи труб с левой резьбой и фрезерования, на что затрачивается много времени. Для ускорения процесса отвинчивания колонны прихваченных труб с сильно закрепленными резьбовыми соединениями их предварительно ослабляют при помощи торпеды с детонирующим шнуром (ТДШ).

____________

Рис. 12.25. Фрезер с усилинным профилем зуба: 1-втулка; 2-пластинка; 3-сплав релит; 4-отверстие; 5-гнездо.

 

 

Магнитный фрезер ФМ используют для фрезерования металлических предметов на забое скважины и поднятия их на поверхность (если ФМ имеет ловушку).

Шнекоколонковые снаряды (рис. 12.25, а) представляют собой колонковую трубу длиной 1 м, внутри которой передвигается шнек или спиральный бур, хвостовик которого выступает над коронкой на 10—20 мм. Эти инструменты рекомендуется применять для ловли и извлечения из скважины кусков бурильных, колонковых, шламовых и обсадных труб, а также шариков, плашек зажимных патронов, гаек и других мелких предметов.

Магнитные ловушки (рис. 12.25, б) предназначены для улавливания и извлечения мелких металлических предметов, находящихся на забое скважины. Техническая характеристика магнитных ловушек ЛМ приведена ниже.