Как видно, в данном случае основная часть оборудования – превенторы и подъемник – монтируется на устье скважины, что обеспечивает соосность всей системы со 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.
Рис. 10.6. 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
Известно несколько схем устройств для спуска – подъема труб под давлением (рис. 10.7). Общим для всех схем является создание усилий, передаваемых колонне труб с помощью клиньевых спайдерных устройств как вверх, так и вниз. В последние годы подавляющая часть подъемников этого назначения выполняется с гидроприводом.
Типичным исполнением гидроприводного подъемника является конструкция (рис. 10.8), монтируемая на устье скважины. Главные узлы такого подъемника – спайдеры, вращатель (трубный ключ), подъемник, герметизаторы.
Работы в скважине под давлением выполняются как через колонну насоснокомпрессорных труб, так и с ее подъемом. В первом случае конструкция устья скважины обычная, во втором подвеска колонны НКТ в трубной головке должна быть муфтовой, с герметизацией затрубного пространства.
185
Рис. 10.7. 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
инеподвижный 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, 14 – 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 ненаматываемых 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.
Силовой привод обычно устанавливается в стороне от подъемника (рис. 10.6). 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) спайдеров: корпусов, клиньев, сменных плашек, их гидроприводов – аналогичны слайдерам для подземного ремонта. Схемы и конструкции трубных ключей аналогичны гидроприводным ключам рассмотренных типов.
186
Рис. 10.8. Конструктивная схема гидроподъемника:
1 – фланец устья скважины; 2 – колонна НКТ; 3 – катушка-переводник; 4 – опорный фланец подъемника; 5 – уплотнение герметизатора; 6 – цилиндр; 7 – нажимное кольцо неподвижного слайдера; 8 – клинья неподвижного спайдера; 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
Конструкция герметизатора (рис. 10.9) также аналогична применяемым для различных целей устьевым скважинным герметизаторам.
Компоновка превенторов на устье скважины, позволяющая выполнять спускоподъемные операции (рис. 10.10), 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 его части монтируется герметизатор 8 на крестовине 7.
Принципиальная схема и конструкция превенторов аналогичны обычным, применяемым при бурении скважин.
Силовой привод агрегатов также типичен для гидрооборудования на основе объемного привода. Мощности привода агрегата составляют от 150 до 400 кВт, подача
187
силовых насосов – от 400 до 1500 л/мин. Агрегаты имеют различную грузоподъемность – от 100 до 1700 кН.
Рис. 10.9. Герметизатор:
1, 2, 3 – фиксатор; 4 – упорное кольцо; 5 – винт; 6 – втулка; 7, 8 – уплотнение; 9 – герметизатор; 10 – корпус
Рис. 10.10. Схема компоновки оборудования для герметизации устья
При спуске или подъеме колонн труб необходима четкая синхронизация взаимодействия собственно подъемника, спайдеров, превенторов, механического трубного ключа, вспомогательных подъемников, что достигается за счет гидропривода [7].
188
10.4.Оборудование для внутрискважинных работ с канатной техникой
Внастоящее время эксплуатация скважин сопровождается периодическим выполнением большого числа различных работ внутри скважины, внутри спущенного в нее оборудования. Работы эти, связанные с измерениями параметров пласта-скважины, со сменой элементов подъемника, с подземным ремонтом скважины, с монтажом или демонтажем клапанов-отсекателей пласта, в прошлом выполнялись с помощью спускаемых или поднимаемых колонн НКТ или делали необходимым подъем колонн НКТ. Такие способы длительны, трудоемки, а при их выполнении на фонтанирующих скважинах делают необходимым их проведение или после глушения скважины, или под давлением.
Подобные работы без подъема колонн НКТ в последние годы все больше начали выполнять с помощью канатов, кабеля или проволок, пропускаемых через устьевое оборудование в скважины и оснащенных специальными устройствами – инструментом, взаимодействующим с внутрискважинным оборудованием и позволяющим управлять им, захватывать его, извлекать из скважины или, наоборот, спускать в скважину, осуществлять целый ряд работ внутри скважины, вплоть до ее чистки, промывки, химической обработки без подъема труб и без помощи колонн НКТ.
Для выполнения таких работ с помощью каната, кабеля или проволоки в последнее
время сформировалась по существу |
самостоятельная |
группа |
канатного |
|
оборудования, |
с помощью которого |
выполняются весьма большие, |
непрерывно |
|
увеличивающиеся объемы внутрискважинных работ, часто называемых канатными работами.
Оборудование это состоит из собственно каната, кабеля или проволоки большой длины, оснащенной различными монтажными устройствами, воздействующими на внутрискважинное оборудование, из оборудования устья скважины для пропускания каната в скважину и из подъемного агрегата, спускающего в скважину канат и управляющего им.
Канатные работы стали возможными и эффективными благодаря тому, что конструктивное выполнение внутрискважинного оборудования изменилось и стало оформляться в расчете на его монтаж, демонтаж или управление с помощью канатной техники. К настоящему времени это оборудование имеет большое число конструктивных вариантов в различных исполнениях в зависимости от назначения и условия выполнения операций. В большинстве случаев внутрискважинные работы выполняются под давлением, что обусловливает необходимость герметизации каната в зоне входа его в скважину и исключение возможности утечки пластовой жидкости или газа.
В канатной технике используются высокопрочные канаты, свитые из проволок, изготовленных из легированных, стойких по отношению к коррозии сталей. Из аналогичных марок сталей изготовляется и проволока для работ, связанных с измерениями или исследованием скважин. Обязательным условием для выполнения всех видов внутрискважинных работ является отсутствие повреждений и стыков на всей длине проволоки до соединительной головки – приспособления, которым заканчивается канат или проволока.
Соединительная головка (рис. 10.11) служит промежуточным звеном между канатом и устройствами, подвешиваемыми на нем для захвата внутрискважинного оборудования, которые часто называются инструментом.
Конструкция головки должна обеспечивать надежное крепление в ней проволоки или каната (см. рис. 10.11, а). Проволочная соединительная головка состоит из корпуса 1 с роликом 4, на который намотана проволока. Для амортизации головка снабжена пружиной 2 с седлом 3. Проволока, пропущенная через верхнее отверстие корпуса головки и пружину с шайбой, наматывается на ролик и на себя со строго определенным
189
числом витков. В нижней части корпуса головки имеется резьба для соединения с инструментом. Такая конструкция содинительной головки обеспечивает равнопрочность проволоки в зоне ее заделки с прямым участком. Конструкция соединительной головки для каната (см. рис. 10.11, б) отличается способом заделки каната, отсутствием амортизатора и наличием пробки-переводника. Как и проволочная, канатная соединительная головка соединяется с инструментом резьбой.
Рис. 10.11. Соединительная головка:
а – для проволоки: 1 – корпус; 2 – пружина; 3 – седло; 4 – ролик; 5 – проволока; б – для каната: 1 – корпус; 2 – втулка; 3 – корпус зажимов; 4 – винты; 5 – переводник; 6 – канат
При работах канат или проволока могут оборваться, причем чаще всего в зоне их заделки в головку. Для упрощения залавливания головки на корпусах головок сделаны проточки.
Вкачестве инструмента используется большое число устройств различного назначения, которые можно разбить на три главные группы. К первой группе относится инструмент ударного действия – яссы, а также устройства для управления циркуляционными клапанами и разъединителями колонн труб, ко второй – захватный – фиксирующий и направляющий инструмент, к которому относятся захваты, ловители, посадочные устройства, замки; к третьей группе – шаблоны, печати, скребки, желонки.
Комплекс инструмента, наиболее часто применяемого при канатных работах (рис. 10.12, а, б), соединенный с проволочной головкой 1, состоит из грузовой штанги 2, шарнира 3, гидравлического ясса 4, механического ясса 5, посадочного инструмента 6, замка 7, переводника 8, уравнительного клапана 9. Позицией 10 обозначено внутрискважинное оборудование. Этот инструмент рассчитан на выполнение большей части канатных работ. При извлечении внутрискважинного оборудования в этой сборке посадочное устройство заменяется ловителем.
Вкомплект инструмента входят устройства, позволяющие открывать или закрывать циркуляционные клапаны внутрискважинного оборудования и управлять разъединителем колонны.
190