Техника и технология проведения ПРС с применением гибких труб

Второй –  нефтегазоконденсатные залежи нижнего  мела, залегают на Уренгойской, Ен-Яхинской, Песцовой, Северо-Уренгойской площадях на глубинах 1700–3340 метров. В нем выделяют до 17 нефтегазоконденсатных пластов. Газа тут уже не так много, как в верхнем ярусе, зато очень много жидких углеводородов – нефти и конденсата. B нижнемеловых отложениях выявлено свыше 25 залежей газового конденсата, в том числе 7 c нефтяными оторочками. Продуктивные пласты представлены чередованием песчаников, алевролитов и аргиллитов c резкой литологической изменчивостью. 

При этом на долю коллекторов приходится 50–70%, на долю глин – 25–50%. Глинистые прослои  не выдержаны по площади, поэтому  все пласты песчано-алевролитовых  коллекторов являются гидродинамически взаимосвязанными. Они отличаются высокими емкостными свойствами. 

Давление  не в пример «первому» этажу достаточно высокое – около 300 атмосфер, да и  температура до +97 °С. На одной из скважин в этих отложениях получен  необычный результат: суточный дебит  составил около полумиллиона кубометров газа и более 200 тонн конденсата. Он содержит этан, пропан, бутан. Эффективная мощность коллекторов 1,6–69,2 м, мощность глинистых прослоев 2–45 м. Высота залежей до 160 м. 

Перспективы третьего этажа (нефтегазоконденсатные  залежи ачимовской толщи и юры) растут по мере его дальнейшего изучения. Кроме того, возможен выход к еще более глубоко залегающему, четвертому, этажу газоносности – триас-полеозойскому.

1.5 Физико-химические  свойства флюидов, насыщающих  продуктивные горизонты

Газы сеноманских залежей всех известных месторождений однотипного состава. Они почти нацело состоят из метана (98–99,6%) и отличаются ничтожным содержанием тяжелых углеводородов (0,1–0,3%). Из неуглеводородных компонентов отмечены углекислота (0,5–1,2%) и азот (0,1–0,4%). По большинству месторождений конденсат практически отсутствует.

Газы валанжинской залежи характеризуются, наоборот, значительным количеством тяжелых углеводородов (до 9,5%) и содержанием метана до 88,5%. Нефть месторождения легкая, ее плотность 766–799 кг/м3. Содержание серы до 0,06%, парафина 2,87%, смол 0,88%.

1.6 Конструкция  скважиныКолонна Диаметр колонны, мм Интервал спуска колонны, м Подъём цемента за колонной, м

Направление 426 0 – 105 до устья

Кондуктор              324 0 – 570 до устья

Э/колонна            219 0 – 1248 до устья

2. Расчетно-техническая  часть 

2.1 Техника для  проведения подземного ремонта  скважин с применением гибких  труб 

К настоящему времени  сформировалось несколько определенных и отличающихся друг от друга направлений  в проектировании и изготовлении комплексов оборудования для работы с использованием колонны гибких труб. Под термином «комплекс» в  дальнейшем будем подразумевать  набор оборудования, позволяющий  выполнять все технологические  операции при подземном ремонте  скважин с применением КГТ. К  ним относятся: 

транспортные операции по доставке оборудования на место  проведения работ; 

спуск и подъем колонны  гибких труб; 

подготовка технологической  жидкости, применяемой при ремонте  скважины, – доставка жидкости, ее подогрев и т.д.; 

собственно подземный  ремонт – промывка пробок, сбивка клапана. К этой же группе операций относится  и закачка жидкости в скважину; 

операции по восстановлению свойств технологической жидкости, использованной в процессе подземного ремонта, – дегазация, очистка и  подогрев. При определенной организации  работ эта группа операций может  не выполняться.

В строгом смысле слова термину «комплекс» удовлетворяет  не все оборудование. Например, машины, поставленные фирмами «Hydra Rig», «Dreco», «Stewart & Stevenson», а также в достаточной степени, отечественная установка «Скорпион» представляют собой комплексы, поскольку они обеспечивают проведение операций и с гибкой трубой, и с технологической жидкостью. А установки, выпускаемые заводом «Рудгормаш», фирмой «Коннас», и другие позволяют осуществлять работу только с колонной гибких труб. Поэтому при использовании их во время подземного ремонта скважин необходимо дополнительно иметь насосный агрегат для технологической жидкости, передвижные парогенераторные установки для подачи тепла в емкость для хранения, нагрева и дегазации жидкости.

Несмотря на сложность  и значительные габариты оборудования для обеспечения подачи технологической  жидкости, его основные компоненты не являются принципиально новыми, и поэтому не требуется поиска иных конструктивных решений. Основные проблемы при создании комплекса  агрегатов связаны с разработкой  оборудования для использования  колонны гибких труб.

Все элементы, входящие в комплекс рассматриваемого оборудования, выполняются мобильными. Отличаются они лишь количеством единиц, входящих в комплекс, типами транспортных средств, используемых для их перемещения, и компоновками основных узлов на последних. Столь пристальное внимание к средствам транспортирования обусловлено тем, что именно они в значительной степени определяют общую компоновку машин и их основные показатели.

Рассмотрим наиболее характерные и достаточно хорошо отработанные в настоящее время  конструктивные решения.

2.2 Агрегаты капитального  и подземного ремонта скважин  с применением гибких труб

2.2.1 Комплекс оборудования, размещенный на двух специализированных  транспортных средствах

Наиболее типичным из описываемых комплексов является оборудование фирмы «Dreco». Оно представляет собой два агрегата, один из которых осуществляет операции с трубой, второй обеспечивает подачу технологической жидкости.

Агрегат, обеспечивающий работу с КГТ (рис. 1), смонтирован  на специализированном шасси с формулой «10 ´ 10». Оно включает два передних и три задних моста, которые все  являются ведущими. В конструкции  используют серийно изготавливаемые  мосты, установленные на раму, специально спроектированную для данного агрегата. Для перемещения последнего и  привода его механизмов во время  работы служит дизельный двигатель, расположенный за кабиной водителя. Крутящий момент от двигателя передается карданным валом к раздаточной коробке, находящейся в средней части рамы, а от нее – к группе передних и задних мостов. Над двигателем смонтирована кабина управления агрегатом, которая может перемещаться вертикально по специальным направляющим на высоту около 1 м.

Рис. 1. Агрегат для  работы с колонной гибких труб фирмы  «Dreco»: 1 – кабина водителя; 2 – силовой агрегат; 3 – кабина оператора; 4 – барабан с КГТ; 5 – катушки с гибкими шлангами; 6 – направляющая дуга; 7 – транспортер; 8 – монтажное устройство; 9 – задняя тележка шасси; 10 – раздаточная коробка шасси; 11 – передняя тележка шасси

В средней части  рамы агрегата находится барабан  с колонной гибких труб, на нем смонтирован  укладчик трубы. В кормовой части  агрегата установлен гидроприводной манипулятор, предусмотрено место для перевозки  транспортера, превентора и инструментов. Рядом с ними располагается катушка с гибкими трубопроводами, служащими для соединения транспортера с агрегатом. Последний в рабочем положении на скважине опирается на четыре гидравлических домкрата. Для обслуживания оборудования агрегат имеет удобные лестницы и трапы, позволяющие безопасно перемещаться и работать на нем.

Агрегат, обеспечивающий нагрев и закачивание технологической  жидкости, показан на рис. 2. Его оборудование смонтировано на специализированном автошасси с формулой «6 ´ 4», конструкция кабины управления которого аналогична применяемой в агрегате для работы с колонной гибких труб. И так же за кабиной водителя расположен двигатель. Кабина для обслуживающего персонала здесь отсутствует, а управление узлами агрегата осуществляется со специального пульта, расположенного в средней части установки. На агрегате имеется печь для нагрева технологической жидкости, насос для закачивания ее в колонну гибких труб, емкость для хранения, топливные баки и контрольно-измерительная аппаратура.

Рис. 2. Агрегат для  подготовки и закачки технологической  жидкости фирмы «Dreco»: 1 – кабина водителя; 2 – силовой агрегат; 3 – нагреватель; 4 – плунжерный насос для нагнетания технологической жидкости; 5 – емкость для технологической жидкости

Нагретая жидкость подается от насоса к агрегату с  КГТ по металлическому трубопроводу, снабженному быстроразъемными соединениями.

Необходимо отметить, что кабины управления транспортными  базами не только описанного оборудования, но и всех других импортных агрегатов хорошо спроектированы. Они удобны при управлении машинами в дорожных условиях и обеспечивают достаточный обзор в рабочем положении при установке их на скважинах. Основным недостатком рассматриваемого комплекса является ограниченная проходимость, обусловленная, прежде всего малым диаметром колес шасси. Для полноты обзора конструкций агрегатов следует отметить, что существуют различные варианты размещения комплекса оборудования на транспортном средстве и его прицепе, один из которых представлен на рис. 3. 

Они интересны тем, что кабина оператора располагается  в кормовой части за барабаном. При  этом оператор имеет хороший обзор  устьевого оборудования, однако наблюдение за процессом намотки трубы на барабан затруднено.

Рис. 3. Размещение комплекса  оборудования на автомобильном шасси  и прицепе: 1 – кабина водителя; 2 – барабан с колонной гибких труб; 3 – укладчик КГТ; 4 – кабина оператора; 5 – рама агрегата; 6 – направляющая дуга; 7 – транспортер; 8 – механизм установки транспортера в рабочее  положение; 9 – насос для нагнетания технологической жидкости

2.2.2 Агрегаты, смонтированные  на серийных автомобильных шасси

Использование оригинальных либо изготавливаемых малыми сериями  шасси приводит к существенному  удорожанию агрегата и оправдано  лишь в тех случаях, когда стандартное  серийное шасси не обеспечивает заданных требований по грузоподъемности или  габаритам. В то же время применение серийных образцов, хотя и приводит к удешевлению транспортной базы в 5 – 7 раз по сравнению с оригинальными  конструкциями, создает ряд трудностей при проектировании агрегата. В первую очередь к ним относится обеспечение  необходимых транспортных габаритов  установки и распределения нагрузки на колеса. Кроме того, приходится планировать  мощности, потребляемые отдельными узлами, и режимы их работы в соответствии с мощностью, которую можно отбирать от ходового двигателя.

Как правило, для  описываемых агрегатов используют автомобильные шасси «КамАЗ»  и «УралАЗ», обладающие грузоподъемностью не менее 12 т и имеющие достаточно длинную раму. Достаточно широко для монтажа нефтепромыслового оборудования применяются автошасси «КрАЗ». Однако к их отдельным недостаткам в настоящее время прибавилась и сложность поставки машин и запасных частей к ним, поскольку завод-изготовитель находится в ближнем зарубежье.

Наиболее характерными конструкциями с использованием различных решений являются следующие  агрегаты: КПРС, изготавливаемый заводом  «Рудгормаш», и «Скорпион», выпускаемый заводом «Брянский Арсенал».

Агрегат КПРС имеет  традиционную компоновку. Кабина оператора  расположена за кабиной водителя, барабан с колонной гибких труб –  в средней части шасси, а в  кормовой его части – транспортер  и устройство для монтажа-демонтажа.

Рис. 4. Агрегат КПРС, изготавливаемый заводом «Рудгормаш», в транспортном положении: 1 – кабина оператора; 2 – укладчик гибкой трубы; 3 – барабан с КГТ; 4 – механизм установки транспортера в рабочее положение; 5 – направляющая дуга; 6 – транспортер; 7 – автомобильное шасси; 8 – рама агрегата

В этой конструкции  манипулятор для проведения монтажных  работ выполнен в виде рычажного  механизма, несущего транспортер.

Кабина управления агрегатом жестко закреплена на раме шасси. Ниже нее располагаются коробка  отбора мощности от ходового двигателя  и гидропривод.

В рабочем положении  агрегата на скважине рессоры задней тележки автошасси разгружаются посредством двух гидравлических домкратов. 

Компоновка агрегата «Скорпион» отличается от традиционной. В этой конструкции ось барабана для колонны гибких труб расположена вдоль оси автомобильного шасси, кабина оператора в транспортном положении размещена за кабиной водителя, но в рабочем положении она поворачивается на кронштейне относительно вертикальной оси. При этом справа от оператора находится устье.

Рис. 5. Агрегат «Скорпион» в транспортном положении: 1 – герметизатор устья; 2 – транспортер; 3 – монтажное устройство; 4 – барабан; 5 – укладчик КГТ; 6 – направляющая дуга; 7 – колонна гибких труб; 8 – кабина оператора в транспортном положении; 9 – автомобильное шасси; 10 – раздаточный редуктор насосов гидропривода; 11 – винтовые насосы для подачи технологической жидкости; 12 – рама агрегата

Для монтажа транспортера на устье скважины используют мачту, в верхней части которой расположена  направляющая для гибкой трубы. Транспортер  с герметизатором устья в транспортном положении располагается на мачте.