Оборудование и инструмент для подземного ремонта скважин

Капитальный ремонт скважин включает в себя операции, связанные с ремонтом собственно скважины и воздействием на призабойную зону и пласт. Кроме того, обычно к ним относятся сложные вынужденные операции текущего ремонта, например извлечение оборванных штанг и труб.

Помимо обследования скважин и уточнения номенклатуры предстоящих к выполнению операций, капитальный ремонт включает:

1. ремонтно-исправительные работы (герметизация устья, исправления и замена поврежденной части колонны, перекрытие дефектов в колонне, установка и разбуривание цементных пробок),

2. изоляционные работы,

3. крепление пород призабойной зоны,

4. очистку фильтра,

5. переход на другой продуктивный горизонт,

6. зарезка и бурение второго ствола,

7. ловильные работы.

К капитальному ремонту также относят и работы, связанные с воздействием на призабойную зону пласта: кислотные обработки скважины, гидравлический разрыв пласта, тепловое воздействие на призабойную зону, виброобработка призабойной зоны скважины, обработка призабойной зоны ПАВ.

При подземном ремонте глубоких скважин применяют эксплуатационные вышки и мачты, стационарные или передвижные, предназначенные для подвески талевой системы, поддержания на весу колонны труб или штанг при ремонтных работах, проводимых на скважине.

Стационарные вышки и мачты используются крайне нерационально, т.к. ремонтные работы на каждой скважине проводятся всего лишь несколько дней в году, всё остальное время эти сооружения находятся в бездействии. Поэтому целесообразно использовать при подземном ремонте подъемники, несущие собственные мачты. Транспортной базой их служат тракторы и автомобили.

Подъемник – механическая лебедка, монтируемая на тракторе, автомашине или отдельной раме. В первом случае привод лебедки осуществляется от тягового двигателя трактора, автомашин, в остальных от самостоятельного двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя.

Агрегат – в отличие от подъемника оснащен вышкой и механизмом для ее подъема и опускания. Широко применяются тракторные подъемники «АзИНмаш-43П», ЛПТ-8, агрегаты «АзИНмаш-43А», «Бакинец-3М», А50У, УПТ, «АзИНмаш-37» и др.

Тракторный подъемник АзИНмаш-43П – предназначен для проведения подземного ремонта скважин, оборудованных подъемными сооружениями. Подъемник представляет собой самоходную механизированную лебедку, смонтированную на гусеничном болотоходном тракторе Т-100МЗБГС или обычный Т-100МЗ.

Управление основными исполнительными механизмами подъемника – электропневматическое; управление тормозом лебедки – ручное механическое, сдублированное ножным пневматическим; управление остальными механизмами – механическое.

Для обеспечения воздухом пневмосистемы подъемника под капотом двигателя установлен автомобильный компрессор, имеющий привод от шкива вентилятора двигателя.

Масса агрегата 18,2 т, глубина обслуживаемых скважин от 1500 м до 6400 м (при НКТ от 114 до 48 мм). К подъемным установкам типа УПТ относятся: УПТ-32, УПТ1-50, УПТ1-50Б, предназначенные для спуско-подъемных операций в процессе текущего и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин. Установки самоходные, смонтированные на гусеничных тракторах. Состоят из следующих основных узлов: однобарабанной лебедки, установленной на специальном основании под оборудование, вышки с талевой системой, задней и передней опор вышки, кабины водителя. Установки укомплектованы механизмами для свинчивания – развинчивания труб; оснащены устройством противозатаскивания крюкоблока и взрывобезопасной системой освещения рабочей площадки на устье скважины и пути движения крюкоблока.

В отличие от УПТ-32, установки УПТ1-50 и УПТ-50В снабжены узлом привода ротора, а также укомплектованы гидрораскрепителем.

Привод исполнительных узлов и механизмов УПТ1-50 (рисунок 16.1) и УПТ1-50Б – от двигателя трактора; лебедки и ротора – через трансмиссию; подъем вышки, привод гидрораскрепителя и механизм для свинчивания – развинчивания труб гидравлические; включение фрикционных муфт – пневматическое.

Рисунок 16.1 – Подъемная установка УПТ1-50

1 – коробка передач; 2 – однобарабанная лебедка; 3 – компрессор воздуха;

4 – передняя опора вышки; 5 – фара; 6 – вышка с талевой системой;

7 – управление; 8 – кабина машиниста; 9 – гидродомкрат;

10 – задняя опора вышки

Подъемные установки типа АзИНмаш-37 (рисунок 16.2) предназначены для спускоподъемных операций с укладкой труб и штанг на мостки при текущем и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин, не оборудованных вышечными сооружениями.

Подъемные установки этого типа подразделяются – на АзИНмаш-37А, АзИНмаш-37А1, АзИНмаш-37Б, смонтированные на базе автомобилей повышенной проходимости КрАЗ-255Б и КрАЗ-260.

Подъемные установки АзИНмаш-37А и АзИНмаш-37А1 комплектуются автоматами АПР для свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных труб и автоматическим ключом типа КШЭ с электроприводом для свинчивания насосных штанг.

Подъемные установки оснащены ограничителем подъема крюкоблока, системой звуковой и световой сигнализации установки вышки, контрольно-измерительными приборами работы двигателя и пневмосистемы, а также другими системами блокировки, обеспечивающими безопасность ведения работ при монтаже установки вблизи скважины и спуско-подъемных операциях.

Управление всеми механизмами установки при спуско-подъемных операциях осуществляется из трехместной отапливаемой кабины оператора, расположенной между лебедкой и кабиной автомобиля. Управление установкой вышки, в рабочее и транспортное положения, осуществляется дистанционно – с ручного выносного пульта.

Рисунок 16.2 – Подъемная установка АзИНмаш-37

1 – талевая система; 2 – вышка; 3 – силовая передача; 4 – передняя опора; 5 – кабина оператора; 6 – лебедка; 7 – гидроцилиндр подъема вышки; 8 – задняя опора.

Агрегаты подъёмные АПРС-32 и АПРС-40 предназначены для производства спуско-подъемных операций при ремонте скважин, необорудованных вышечными сооружениями, для производства тартальных работ, для чистки песчаных пробок желонкой и для возбуждения скважин поршневанием (свабированием).

Агрегат является самоходной нефтепромысловой машиной, смонтированной на шасси трехосного автомобиля высокой проходимости УРАЛ4320 или КрАЗ-260, и состоит из однобарабанной лебедки и двухсекционной телескопической вышки с талевой системой. Вышка агрегата имеет повышенную прочность, изготовляется из низколегированной морозостойкой стали.

Агрегат для освоения и ремонта скважин А-50М (рисунок 16.3) предназначен для:

· разбуривания цементной пробки в трубах диаметром 5 – 6 дюймов и связанных с этим процессом операций (спуска и подъема бурильных труб, промывки скважин и т.д.);

· спуска и подъема насосно-компрессорных труб;

· установки эксплуатационного оборудования на устье скважин;

· проведения ремонтных работ и работ по ликвидации аварии;

· проведения буровых работ.

Мобильная установка УПД-5М используется для: разрушения гидратных и парафиновых пробок; закачки в скважину технологических жидкостей; цементирования скважин в призабойной зоне; геофизических исследований. УПД-5М представляет собой самоходную нефтепромысловую машину совместно с монтажной базой, включающей в себя барабан с укладчиком для намотки длинномерных труб, механизм подачи трубы в скважину, закрепленную на шасси автомобиля

КаАЗ-65101/100, или каком-либо другом типе шасси, по желанию заказчика.

Привод всех механизмов установки осуществляется гидромоторами, для про-ведения вспомогательных работ имеется гидроманипулятор грузоподъемностью 300 кг.

Рисунок 16.3 – Агрегат А-50М

1 – передняя опора; 2 – средняя опора; 3 – электролебедка; 4 – компрессорная установка; 5 – гидросистема; 6 – лебедка; 7 – домкрат;

8 – индикатор веса; 9 – талевый канат; 10 – талевый блок; 11 подвеска ключей;

12 – подвеска бурового рукава; 13 – вертлюг; 14 – мачта; 15 – домкратная штанга; 16 – пневмоуправление; 17 – гидроротор; 18 – домкрат; 19 – зубчатая муфта; 20 – редуктор; 21 – карданный вал; 22 – рама; 23 – коробка отбора мощности;

24 – силовые оттяжки; 25 – манифольд; 26 – промывочный насос;

27, 28 – карданные валы; 29 – силовая передача; 30 – цепная передача;

31 – гидрораскрепитель; 32 – кожух; 33 – промежуточный вал;

34 – электрооборудование; 35 – площадка оператора; 36 – узел управления и освещения шасси.

Все работы по подземному и капитальному ремонту сопровождаются спуском в скважину и подъемом из нее труб, штанг и различных инструментов. Поэтому над устьем скважины устанавливается подъемное сооружение – вышка, мачта с оборудованием для спускоподъемных операций (СПО).

Эксплуатационные кронблоки являются неподвижной частью талевой системы, изготовляются грузоподъемностью 12,5; 20; 32; 50; 80 и 125 т с числом канатных шкивов 3 – 6. Кронблоки КБН для работы в районах с умеренным климатом и типа КБ – в умеренном и холодном.

Пример обозначения: КБН-50 кронблок грузоподъемностью 50 т.

Талевые блоки, подвижная часть талевой системы при СПО, предназначены для работы с умеренным климатом (типа БТН) и с умеренным и холодным климатом БТ. По грузоподъемности талевые блоки, подъемные крюки выпускаются как и кронблоки от 12,5 до 125 т. Обозначения: БТ-50 и др. Подъемные крюки, предназначенные для подвешивания элеваторов, вертлюгов и другого оборудования при СПО, изготавливаются двух типов: однорогие (исполнение I) и трехрогие (исполнение II). Крюки КН – для работы в умеренном климате, КПШ – в умеренном и холодном. Обозначения: КН-50 и др.

Штропы служат для подвески элеватора на крюк. Конструктивно это замкнутая стальная петля овальной формы, сильно вытянутая по одной оси. Изготавливают их цельнокатанными или сварными в стыке контактной сваркой с последующей термообработкой. Штропы различают по назначению: буровые нормальные – ШБН; буровые укороченные – ШБУ и эксплуатационные – ШЭ. Для капитального ремонта скважин выпускают штропы ШЭ-28-П-Б и ШЭ-50-Б грузоподъемностью 28 и 50 т.

Трубные элеваторы – для захвата обсадных, бурильных и НКТ применяют нескольких типоразмеров.

Элеваторы ЭЗН – одноштропные (СПО с помощью двух элеваторов) грузоподъемностью 15, 25 и 50 т. В комплект входят: два элеватора, захватное приспособление и штроп.

Элеваторы ЭГ – одноштропные предназначены для работы с автоматами АПР-2ВБ и спайдерами, грузоподъемностью 16, 50 и 80 т.

Элеваторы ЭХЛ для НКТ с условным диаметром от 48 до 114 мм, грузоподъемностью 10 – 40 т.

Штанговые элеваторы ЭШН (рисунок 12.4) – для захвата колонны штанг и удержания ее в подвешанном состоянии при СПО, грузоподъемностью 5 и 10 т. Конструкция их предусматривает использование двух пар вкладышей для втулок, одна предназначена для штанг Ж12, 16, 19 и 22 мм, вторая – для штанг Ж25 мм.

Рисунок 16.4 – Элеватор штанговый ЭШН1 – шайба; 2 – шплинт; 3 – штроп;

4 – винт; 5 – вкладыш; 6 – втулка; 7 – корпус.

Автоматы типа АПР (рисунок 12.5) предназначены для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию, а также для автоматизации по захвату, удержанию на весу, освобождению и центрированию колонны НКТ.

Для механизации процесса свинчивания и развинчивания насосных штанг применяют штанговые ключи АШКТМ, КМШЭ, КАРС (автоматические и механические ключи), принцип аналогичен АПР.

Ключи механические универсальные КМУ применяют при текущем ремонте скважин для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию НКТ с удержанием на весу и центрированием колонны труб. Наибольшее применение ключ получил при ремонте скважин с погружными центробежными электронасосами. Ключи КМУ-50, КМУ-ГП-50, КМУ-32 имеют электрический инерционный взрывобезопасный с питанием от промысловой сети привод.

Рисунок 16.5 – Автомат АПР-2ВБМ

1 – корпус автомата; 2 – червячное колесо; 3 – клиньевая подвеска; 4 – корпус клина;5 – плашка; 6 – опорный фланец; 7 – водило; 8 – вал вилки включения маховика; 9 – электроинерционный привод; 10 – ось балансира;

11 – направление клиньевой подвески;

12 – центратор;13 – пьедестал центратора; 14 – фиксатор центратора.

Универсальный механический ключ КМУ-50 (рисунок 12.6) состоит из блока вращателя с электроприводом, спайдера с блоком клиньев и блока управления электроприводом.

Рисунок 16.6 – Ключ механический универсальный КМУ-50

1 – блокировочная рукоятка; 2 – механизм совмещения прорезей рабочей шестерни и корпуса; 3 – водило; 4 – редуктор; 5 – электропривод; 6 – сменный механизм; 7 – кронштейн; 8 – вращатель; 9 – спайдер

Спайдеры предназначены для автоматизации операций по захвату, удержания на весу, освобождения и центрирования колонны насосно-компрессорных или бурильных труб в процессе спуска их в скважину. На рисунке 16.7 показан автоматический спайдер АСГ-80. Он состоит из корпуса, клиньевой подвески, сменных центраторов и механизма подъема клиньев.

Механический гидроприводной ключ КПР-12 предназначен для свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных и бурильных труб в процессе выполнения спуско-подъемных операций при текущем и капитальном ремонте скважин.

Состоит из следующих основных узлов: трубного ключа, производящего свинчивание и развинчивание с расчетным крутящим моментом; гидравлической насосной станции, создающей требуемые расход и давление масла в гидросистеме, и подвески ключа с гидроподъемником и амортизатором.

Ключ представляет собой двухскоростной цилиндрический редуктор с разрезной рабочей шестерней, в которой устанавливаются сменные захваты. Комплектуется объемным стопорным устройством.

Рисунок 16.7 – Спайдер АСГ-80

1 – вкладыш центратора; 2 – корпус; 3 – корпус клина; 4 – плашка;

5 – подвеска; 6 – пружина ползуна; 7 – направляющая.

Ключ трубный типа КТЛ (рисунок 16.8) предназначен для свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных труб (НКТ) и замков бурильных труб механизированным, а также ручным способом при текущем и капитальном ремонте скважин. Обеспечивает надежный захват НКТ, сохранность НКТ от деформаций.

Обладает по сравнению с ключами типа КТГУ в зависимости от типоразмера меньшей на 20 – 43 % массой, повышенной в 5 – 10 раз стойкостью сухарей.

Рисунок 16.8 – Ключ трубный КТЛ

1 – рукоятка; 2 – ось; 3 – пружина; 4 – скоба; 5 – челюсть; 6 – ось;

7 – сухарь; 8 – ручка

Круговой ключ штанговый КШК (рисунок 16.9) с регулируемыми зажимными плашками применяется для отвинчивания штанг при закрепленном плунжере глубинного насоса. Во время подземного ремонта скважин при заедании плунжера глубинного насоса приходится поднимать трубы вместе со штангами. Так как муфтовые соединения труб не совпадают с соединениями штанг, то после отвинчивания очередной трубы над муфтой, установленной на элеваторе, будет находиться гладкое тело штанги, захват которого штанговым ключом невозможен. В круговом ключе штанги захватываются плашками, имеющими угловые вырезы с зубьями. Одна из плашек неподвижная, прикреплена двумя штифтами к внутренней части ключа, а вторая - подвижная, прикреплена к внутреннему концу зажимного стержня.

Рисунок 16.9 – Ключ круговой штанговый КШК

Ключи цепные применяются при ручном свинчивании и развинчивании труб различного диаметра. Ключ состоит из рукоятки, двух шарнирно соединенных щек с зубьями с плоскими шарнирными звеньями. Для придания прочности щеки термически обрабатываются.

Изготавливаются цепные ключи двух типов: КЦН — ключ цепной нормальный, КЦО — облегченный.

Герметизаторы ГУ-48, ГУ-60, ГУ-73 предназначены для герметизации устья в процессе проведения ремонтных работ в скважине.