ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ КОЛОННЫ ГИБКИХ ТРУБ

 

В процессе бурения часть колонны гибких труб находится под действием осевой сжимающей нагрузки. Последняя опре­деляется силами трения, действующими в направлении, про­тивоположном перемещению колонны, т.е. снизу вверх, а также реактивным усилием, вызванным взаимодействием до­лота с материалом разрушаемой пробки или породы. В ре­зультате, как и при бурении скважины с использованием тра­диционной технологии, нижняя часть колонны находится в сжатом состоянии. Отличие заключается в том, что сечение с нулевой осевой нагрузкой при использовании гибких труб располагается выше по сравнению с традиционной техноло­гией, поскольку в рассматриваемом случае не используют утяжеленные бурильные трубы.

Отсутствие последних сказывается и на том, что достаточ­но большая часть колонны гибких труб теряет устойчивость под действием сжимающей нагрузки и принимает спирале­видную форму. При этом увеличиваются силы трения трубы о стенки скважины или внутреннюю поверхность эксплуата­ционной колонны и соответственно возрастают усилия, необ­ходимые для перемещения трубы по направлению к забою, т.е. процесс идет лавинообразно.

Для уменьшения эффекта потери устойчивости КГТ раз­рабатывают новые устройства и на их базе новые технологии ведения работ. Например, для перемещения колонны в гори­зонтальном участке скважины используют эффект ее " закач­ки". В ряде случаев в начале горизонтального участка уста­навливают втулку с заплечиками, на которые опираются спе­циальные внутрискважинные движители.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Эта работа является, по существу, первой публикацией, в которой сделана попытка обобщить опыт зарубежных фирм и отечественных организаций по созданию и внедрению новой техники, основанной на использовании колонн гибких труб. Значительную роль в создании этого оборудования сыграло ООО " ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь" и, прежде всего, входя­щее в него ТПП " Когалымнефтегаз". Руководство этих пред­приятий, учитывая высокую эффективность нового направ­ления, стало для выполнения ремонтов скважин не только приобретать импортную технику, но и организовало работу по проектированию и изготовлению отечественного оборудо­вания аналогичного назначения.

С самого начала был принят курс на создание новых ори­гинальных конструкций, основанных на использовании оте­чественной элементной базы. При этом был проделан труд­ный путь от изготовления и эксплуатации оборудования с механическим приводом до создания полностью гидрофицированных установок.

Помимо технических разработок, большое внимание уде­лялось развитию производственных мощностей для изготов­ления отечественных гибких труб (" ЛУКтрубмаш", г. Челя­бинск), а также новых технологий. Например, впервые в ми­ровой практике в ТПП " Когалымнефтегаз" начали выполнять операции подземного ремонта, связанные со спуском колон­ны гибких труб в кольцевое пространство скважин, оборудо­ванных штанговыми скважинными насосами.

В настоящее время развитие данного направления техники в нашей стране идет быстрыми темпами, все, что нужно для этого, в России есть - кадры высокой квалификации и про­изводственные мощности. Имеется также и насущная по­требность на промыслах в новом оборудовании, обеспечивающем повышение производительности труда, снижающем производственные расходы и повышающем культуру произ­водства.

Решение этой задачи будет реализовано только в результа­те совместных усилий проектировщиков, изготовителей агре­гатов и гибких труб, и, наконец, потребителей оборудования. А это осуществимо, в частности, при обеспечении информа­ционной поддержки развития данного направления, для чего и написана настоящая работа.

Авторы надеются, что их скромный труд будет способст­вовать прогрессу отечественного нефтепромыслового обору­дования и заранее благодарят читателей за рекомендации, пожелания и возможные замечания.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ЗАРУБЕЖНЫЕ ПАТЕНТЫ

 

Первые попытки применения непрерывных колонн гибких труб для нефтяной промышленности были проведены в США. В конце 40-х годов было запатентовано несколько конструк­ций установок для спуска в скважины под давлением непре­рывных колонн труб небольшого диаметра или кабелей.

U.S. PATENT DOCUMENTS (в дальнейшем P.O.): N 2.285.485; 11/1946 МКИ, Е21В37.

Позднее были запатентованы различные концепции буре­ния с использованием непрерывных армированных проволо­кой шлангов и гибких колонн НКТ. Хотя они и запатентова­ны в начале 50-х годов, нет никаких данных, свидетельст­вующих о практическом изготовлении или испытании обору­дования на их основе в то время.

U.S. P.D.: N 2.813.346; 4/1955; U.S.C1-166/240 1, 134/167 С;

U.S. P.O.: N 2.9 59.905; 2/1959; U.S.C1-166/352.

(U.S.Cl - национальная патентная классификация США).

Современные конструкции головок для подачи в скважи­ны гибких колонн НКТ базируются на использовании разра­ботанного в начале 60-х годов устройства, дающего возмож­ность развертывать антенны радиосвязи на поверхности моря с подводных лодок, находящихся в погруженном состоянии. Специалисты фирмы " Bowen Tools" создали вертикальное не­поворотное цепное устройство на тракторном ходу, названное A/N Bra-18А, позволяющее развертывать заключенную в по­лиэтиленовый корпус диаметром 16 мм медную антенну с глубины до 180 м. В средней части цепных устройств (два комплекта) были смонтированы промежуточные блоки из армированной фенольной смолы, фиксирующие и направляю­щие полиэтиленовый кожух с антенной. Последняя для об­легчения развертывания и обратной намотки размещалась на катушке непосредственно под инжекционной головкой. (В принятой нами терминологии инжекционная головка соот­ветствует транспортеру.) Основные принципы такой системы использованы фирмой " Bowen Tools" в конструкции разрабо­танной ею системы подачи гибкой колонны НКТ в скважину.

U.S. P.O.: N 3.401.749; 9/1968; U.S.Cl - 242/54.

В 1962 г. специалисты фирм " California Oil" и " Bowen Tools" создали первый прототип облегченной установки для спуска в нефтяные и газовые скважины на Северном побере­жье Мексиканского залива непрерывных гибких колонн спе­циально для размыва песчаных пробок. Первая инжекцион­ная головка была вертикальной с неповоротной цепноприводной системой, рассчитанной на спуск в скважину непре­рывной колонны наружным диаметром 33, 4 мм и развиваю­щей на поверхности усилие до 133 кН. Диаметр ступицы ка­тушки, на которую наматывалась гибкая колонна, составлял 2, 7м.

На катушку полномасштабного размера была намотана не­прерывная колонна, собранная из сваренных встык НКТ (каж­дая длиной 15 м и диаметром 33, 4 мм), изготовленных из стали с небольшим содержанием ниобия. Общая длина намо­танной на катушку колонны составляла 4500 м.

U.S. P.D.: N 3.559.905; 4/1963; U.S.Cl - 166/311.

С середины 1963 по 1964 г. специалистами компании " Ca­lifornia Oil" были проведены испытания указанной выше ус­тановки на нескольких скважинах на суше. В перечень вы­полненных при этом работ входили промывка песчаных про­бок и ловильные работы по извлечению скважинного штуце­ра. Затем эта компания продала установку фирме " Reel Pipe", действовавшей на побережье в шт. Луизиана (США). С по­мощью этой установки в течение нескольких лет в скважинах выполняли ремонтные работы с использованием гибкой ко­лонны НКТ диаметром 33, 4 мм.

U.S. P.D.: N 3.562.211; 12/1964; U.S.Cl - 166/383.

В 1964 г. специалисты фирм " Brown Oil Tools" и " Esso" разработали альтернативную установку для инжекции гибкой колонны НКТ с целью обслуживания скважин. В этой установке предусмотрена намотка непрерывной колонны вокруг желобчатого шкива, удерживаемого на месте роликами с ду­гообразным цепным приводом. Последние дополнены кова­ными седлообразными блоками, подобными применяемым фирмой " Bowen Tools" в цепной передаче для центрирования спускаемой колонны относительно шкива. Инжекционный механизм включал в себя портативную раздвигаемую с по­мощью гидропривода мачту, на которой над скважиной под­вешивалось цепное приводное устройство. С этой установкой использовалась гибкая колонна НКТ диаметром 19 мм, с ее помощью провели обслуживание нескольких скважин на су­ше и море, в том числе очистку ствола.

U.S. P.D.: N 3.628.413; 4/1965; U.S.C1 - 166/156.

В 1967 г. первоначальный вариант инжекционной головки фирмы " Bowen Tools" был модифицирован ее специалистами для спуска в скважины гибкой колонны диаметром 12, 7 мм общей длиной 1500 м. Установка " 5М" была арендована фирмой " NOWSCO" для обратной продувки азотом скважин, предназначенных для сброса в пласты минерализованных вод. Эффективность описываемой технологии побудила ру­ководство фирмы заказать у разработчиков 12 таких устано­вок. В конце 1968 г. специалисты фирмы " Bowen Tools" раз­работали новую инжекционную головку " 8М", предназначен­ную для спуска в скважины гибких колонн НКТ диаметром 19, 2 мм и длиной до 2400 м.

U.S. P.O.: N 3.613.346; 2/1967; U.S.C1 - 166/352.

С конца 60-х и до середины 70-х годов специалистами фирм " Bowen Tools" и " Brown Oil Tools" было создано не­сколько модификаций установок для спуска в скважины. гибких колонн НКТ. За этот период времени диаметр ис­пользуемых гибких колонн НКТ увеличился до 25, 4 мм. В начале 70-х годов масштабы применения таких установок с гидравлическим приводом в нефте- и газопромысловых опе­рациях резко возросли. Фактически их число для очистки скважин от песчаных пробок и продувки азотом составило более 200. Однако эффективность работ в скважинах с по­мощью описываемых установок была невысока. Из-за не­достаточной надежности потребовалось бы несколько лет на их доработку.

U.S. P.D.: N 3.811.499; 5/1974; U.S.C1 - 166/67.

В конце 70-х годов появились новые фирмы " Uni-Flex", " Hydra Rig" и " Otis Engineering", занимающиеся разработкой установок для обслуживания скважин с использованием гиб­ких колонн. Их специалисты спроектировали инжекционные головки, сходные с устройствами фирмы " Bowen Tools". Кон­струкция головки фирмы " Uni-Flex" (1975 г.) характеризует­ся более совершенной цепной системой с седлообразными бло­ками, а также более эффективной силовой установкой. Эти проектные особенности были использованы и другими ком­паниями, занимающимися разработкой подобного оборудова­ния. Однако к 1978 г. работы над дальнейшим совершенство­ванием установок по спуску в скважины гибких колонн НКТ фирмы " Uni-Flex" и " Brown Oil Tools" приостановили.

U.S. P.O.: N 4.088.191; U.S.C1 - 5/1978;

U.S. P.O.: N 4.216.910; 8/1980; U.S.C1- 134/167C.

В конце 70-х и начале 80-х годов были модифицированы разработанное фирмами " Bowen Tools", " Hydra Rig" и " Otis Engineering" оборудование для спуска гибких колонн НКТ и программы его обслуживания. Все это привело к повышению эффективности и надежности наземного оборудования и зна­чительному сокращению случаев выхода его из строя.

U.S. P.D.: N 4321965; 3/1982; U.S.C1 - 166/240Х;

U.S. P.D.: N 4.349.073; 9/1982; U.S.Cl - 166/312.

В 1985 г. была разработана новая установка для инжекти­рования в скважину гибкой колонны НКТ, рассчитанная на спуск до 2590 м труб диаметром 19, 2 мм. Инжекционная го­ловка включает в себя приводное желобчатое колесо большо­го диаметра, сходное с использовавшимся в первоначальной конструкции установки фирмы " Brown Oil Tools". Однако в новой конструкции вместо цепной роликовой приводной сис­темы применены роликовые колеса. Последующее улучшение этого типа установки привело к возможности использования гибких колонн НКТ увеличенного диаметра и их спуска на большие глубины. Хотя модификации наземного оборудова­ния повысили надежность установок по спуску в скважины гибких колонн, наиболее существенные результаты были дос­тигнуты после разработки новых методов производства не­прерывных труб и введения контроля за их качеством.

U.S. P.D.: N 4442899; 4/1985; U.S.Cl - 166/312;

U.S. P.D.: N 4913229; 4/1990; U.S.Cl - 166/156.

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: