книги / Техника и технология капитального ремонта скважин

рильных труб, а также для соединения деталей, отличающихся: типом и размером замковых резьб.

Переводники муфтовые и ниппельные применяют в случаях, когда соединяемые концы колонны или инструмента имеют оди­ наковое ниппельное или муфтовое исполнение.

По конструкции, материалу и размерам эти переводники имеют много общего с бурильными замками. Наружный их ди­ аметр одинаков с наружным диаметром замка или равен наи­ большему наружному диаметру с одной из двух соединяемых между собой деталей замков. В последнем случае переход к меньшему по размеру замку выполняется в виде скоса под уг­ лом 35° с наружной стороны на упорном уступе ниппельного конца или на упорном торце муфтового конца переводника. Во всех случаях диаметр проходного отверстия переводника соот­ ветствует наименьшему диаметру циркуляционного отверстия замка. Переводники изготавливают из той же марки стали, что и замки для бурильных труб.

На наружной цилиндрической поверхности каждого перевод­ ника на пояске для маркировки наносят: товарный знак пред­

колонне, предназначен для предотвращения выброса жидкости из скважины через бурильные трубы в процессе ее ремонта.

В соответствии с типами бурильных замков предусмотрены

соединительные элементы перед вводом скважин в эксплуата­ цию в соответствии с требованиями государственных стандар­ тов, нормалей и технических условий подвергают на трубных базах внешнему визуальному осмотру, обмеру основных разме­ ров ц проверке качества нарезки резьбы с помощью гладких и резьбовых калибров.

Перед навинчиванием замков на трубы сборной конструкции й закреплением резьбовых соединений для лучшего сопряжения резьбы соединяемой пары подбирают замковые муфты по фак­ тическим натягу и конусности резьбы.

Замки с номинальным натягом резьбы навинчивают на кон­ цы труб с резьбой, не имеющей отклонений от номинального натяга. Для концов труб с резьбой, имеющей натяг в пределах плюсового допуска, подбирают деталь замка с трубной резь­ бой, натяг которой выполнен с отклонением в пределах задан­ ного минусового допуска, а замок с увеличенным натягом труб­

ной резьбы навинчивают на конец трубы с уменьшенным натя­ гом резьбы.

Прочность и плотность соединений достигаются навинчива­ нием вручную предварительно нагретой замковой детали. При обжатии трубы охлажденным замком имеется возможность без больших усилий при креплении создать напряженное состоя­ ние. В таком случае заедания резьбы не происходит. Такой способ крепления замков наиболее распространен.

Подобранные детали замков перед навинчиванием на трубу нагревают в специальных печах. Температуру при этом контро­ лируют термоэлектрическим пирометром, при помощи реле времени или другими способами, обеспечивающими необходи­ мую точность замера. Для лучшей герметизации соединения резьбу труб перед навинчиванием нагретых замковых деталей смазывают смесью графита с техническим глицерином в соот­ ношении 1 :2. Допускается замена технического глицерина жидким стеклом в той же пропорции. Смазку' необходимо нано­ сить тонким слоем по всей поверхности резьбы или более толстым слоем на 3—4 витка, считая от торца трубы. Не допус­ кается свинчивание резьбовых соединений без смазки, так как это может привести к нарушению герметичности.

Комплекты труб отличаются разными сочетаниями следую­ щих показателей: наружного диаметра, толщины стенки, груп­ пы прочности стали, конструкции (типа) труб и направления нарезки резьбы. Состав комплекта по числу бурильных труб и длине не ограничивается. Каждому из них присваивают свой порядковый номер, а всем трубам, вошедшим в комплект,— порядковые номера внутри комплекта. Все трубы маркируют. Перевод отдельных труб из одного комплекта в другой запре­ щается.

В отличие от обсадных бурильные трубы на трубопрокатных заводах гидравлическим испытаниям не подвергают. Новые бу­ рильные трубы подвергают гидравлическим испытаниям на базах производственного обслуживания после навинчивания на них замков.

Трубы, находящиеся в эксплуатации, испытывают после возвращения на базу по окончании работ на скважине. Их выдерживают под давлением в течение 15—30 с. Если не обна­ руживается течи или «потения», трубы признают годными.

Для предупреждения возможных аварий с бурильной колон­ ной за последние годы широко применяют метод контроля качества труб при помощи дефектоскопии. Благодаря этому методу появилась возможность обнаруживать и определять местоположение различных дефектов в трубах (закалочные трещины, раковины, закаты, плены, неметаллические включе­ ния и другие нарушения сплошности металла, к которым сле­ дует отнести в первую очередь усталостные трещины, возника­ ющие и развивающиеся при воздействии переменных нагрузок на бурильную колонну).

Для измерения толщины стенки стальных и легкосплавных бурильных, а также обсадных и насосно-компрессорных труб ВНИИТнефть разработал бесконтактный ультразвуковой им­ пульсный толщиномер БУИТ-1. Принцип действия его основан на измерении интервала времени между импульсами ультразву­ ковых колебаний, отраженных от наружной и внутренней по­ верхностей контролируемой трубы.

При транспортировании и хранении бурильных труб и пере­ водников во избежание механических повреждений и коррозии их резьбы необходимо предохранять колпачками.

Обсадные трубы

Обсадными трубами называют высокопрочные трубы нефтя­ ного сортамента большого диаметра (от 114 до 508 мм), пред­ назначенные для крепления стенок скважины после бурения, перекрытия и изоляции друг от друга нефтеносных, газоносных, водоносных пластов и пропластков.

Обсадные трубы и муфты к ним изготавливают из марок сталей группы прочности С, Д, К, Е, М и Р с нормальной удлиненной резьбой. Обычно трубы поставляют длиной от 9,5 до 13 м. В комплекте может быть не более 20% труб длиной от 8 до 9,5 м и не более 10% — длиной от 5 до 8 м.

Трубы групп прочности стали К, Е, Л, М, Р подвергаются термообработке. Резьба муфт должна быть оцинкована или фосфатирована. На каждой трубе на расстоянии 0,4—0,6 м от ее конца, свободного от муфты, выбивают клеймо, на котором указаны: условный диаметр, мм (номер трубы); группа проч­ ности стали; длина резьбы; толщина стенки, мм; товарный знак завода-изготовителя; месяц и год выпуска.

Каждый поставляемый комплект труб снабжают сертифика­ том, удостоверяющим качество труб и соответствие их требова­ ниям стандарта.

О б с а д н ы е т р у б ы п о в ы ш е н н о й п р о ч н о с т и и г е р м е т и ч н о с т и .

Обсадные муфтовые трубы типа ОТТМ-1 с трапецеидальной

сопротивляемость соединения воздействию осевых растягиваю­ щих нагрузок, предназначены для использования их в наиболее нагруженных участках обсадной колонны.

Обсадные трубы с высокогерметичными соединениями типа ОТТГ-1 безмуфтовые типа ТБО-4 и ТБО-5 помимо высокой прочности соединений под воздействием осевых нагрузок обес­ печивают герметичность при давлении газа до 50 МПа. В та­ ких трубах соединения идентичны и обеспечивают полную вза­ имозаменяемость при их использовании. Отличаются эти трубы способом выполнения их концов (рис. III. 14). Трубы ОТТГ-1 соединены с помощью муфт, трубы ТБО-4 имеют высадку на-

кую же как и для труб ТБО-4, на другом конце — муфту, соот­

Резьбовая часть этих соединений соответствует резьбовому со­ единению труб ОТТМ-1. Переход с труб ОТТМ-1 на трубы того же диаметра типа ОТТГ-1, ТБО-4 и ТБО-5 может осуществ­ ляться без применения переводников. В соединении предусмот­ рен контакт по внутренним упорным торцам, фиксирующий заданный натяг при закреплении соединения.

При спуске обсадных колонн применяют ряд деталей и уз­ лов ( э л е м е н т о в о б с а д н о й к о л о н н ы ) , предназначен­ ных для соединения, разъединения обсадных труб, облегчения спуска и других целей.

П е р е в о д н и к и для перехода с замковой резьбы на резь­ бу обсадных труб предназначены для соединения колонны бу­ рильных и обсадных труб. Конструктивно они представляют собой сочетание муфтового замка с ниппельным концом обсад­ ной трубы. Поставляют переводники как с правым, так и с ле­ вым направлением нарезки резьбы на обоих концах или с пра­ вой резьбой на одном и левой— на другом.

На кольцевом пояске, вытачиваемом на наружной цилинд­ рической поверхности, наносят клеймением следующие знаки маркировки: товарный знак завода-изготовителя, обозначение

переводника, дату выпуска (месяц и год). На переводниках с левым направлением нарезки рядом с пояском для маркировки предусмотрен второй (опознавательный) поясок.

В нижней части обсадной колонны монтируют следующие элементы, обеспечивающие успешный спуск и цементирование колонн: направляющую пробку, башмак, упорное кольцо.

Н а п р а в л я ю щ и е пробки, предназначенные для пра­ вильного направления спускаемой обсадной колонны по стволу скважины, изготавливают из серого чугуна. В последние годы стали применять бетонную направляющую пробку ПБН, со­ стоящую из металлического корпуса и бетонного наконечника.

Преимущества ПБН — небольшая стоимость изготовления и легкость последущего его разбуривания.

Б а ш м а к , предназначенный для придания жесткости низу обсадной колонны, представляет собой толстостенный стальной патрубок. Выпускают башмаки двух типов: БП — с направляю­ щей чугунной пробкой, поставляемый свинченным с направляю­ щей пробкой; Б — с фаской без направляющей пробки. На башмаках клеймением наносят маркировку с указанием товар­ ного знака завода-изготовителя, условного обозначения баш­ мака, порядкового номера и даты выпуска.

Над башмаком колонны устанавливают патрубок, изготов­ ленный из муфтовой заготовки для обсадных труб, длиной 1,5—2,0 м с резьбой на концах. Нижний конец этого патрубка свинчивают с башмаком, а на верхний навинчивают удлинен­ ную муфту с обратным клапаном. В теле его предусмотрено несколько отверстий диаметром 25—32 мм, расположенных по винтовой линии и предназначенных для выхода бурового раст­ вора из колонны.

О б р а т н ы й к л а п а н применяют для облегчения спуска колонны обсадных труб, а также в целях предотвращения вы­ броса или обратного движения тампонажного раствора. Кроме того, использование его способствует частичной промывке и очищению заколонного пространства.

С учетом конкретных условий спуска и цементирования об­ садных колонн создано несколько разновидностей обратных клапанов, отличающихся как конструкцией, так и принципом действия.

По конструкции различают корпусные и бескорпусные, а по виду запорного элемента тарельчатые, шаровые и с шарнирной заслонкой. По принципу действия выпускают три основные груп­ пы корпусных клапанов: а) полностью исключающие перемеще­ ние жидкости из заколонного пространства в колонну при ее спуске в скважину; б) обеспечивающие самозаполнение спус­ каемой обсадной колонны жидкостью при определенном (зада­ ваемом) перепаде давления над клапаном и в заколонном пространстве, но исключающие возможность обратной циркуля­ ции жидкости; в) обеспечивающие постоянное самозаполнение обсадной колонны при спуске в скважину и позволяющие вести

промывку скважины методом обратной циркуляции (включа­ ется в работу после доставки запорного элемента клапана).

Клапаны первой группы используют при креплении верти­ кальных скважин, где возможны нефте-газо-водопроявления, но отсутствуют поглощения; второй группы— в наклонных сква­ жинах с аналогичными условиями; третьей группы — при креп­ лении вертикальных и наклонных скважин в условиях погло­ щения жидкости и отсутствия проявлений пластов.

Кроме перечисленных, на промыслах применяют новые конструкции обратных клапанов — диафрагменный, дифферен­ циальный и другие, которые позволяют автоматизировать про­ цесс непрерывного заполнения жидкостью колонн.

Конструкции диафрагменных клапанов типа ЦКОД и ЦКО, предусмотренных для колонн диаметрами 114—426 мм, разра­ ботаны во ВНИИКрнефти.

К л а п а н ы Ц К О Д относятся к корпусным третьей груп­ пы. В верхней части их имеется опорная торцовая поверхность для остановки цементировочной разделительной пробки. Поэто­ му не требуется установки упорного кольца. При спуске об­ садной колонны клапаны ЦКОД обеспечивают постоянное саморегулируемое заполнение ее жидкостью через отверстие в дросселе. Обсадную колонну, оборудованную таким клапаном, спускают без запорного элемента — шара.

Шар опускают под давлением жидкости в колонну после ее спуска на заданную глубину. Проходя через разрезные шайбы и диафрагму, он занимает рабочее положение. При необходи­ мости шар можно установить в корпусе перед спуском колонны. В этом случае самозаполнение колонны жидкостью исключа­ ется.

О б р а т н ы й к л а п а н ЦКО, представляющий собой мо­ дификацию клапана ЦКОД, предназначен для условий цемен­ тирования скважины, связанных с опасностью выброса или сильного поглощения жидкости. В первом случае такой клапан спускают в скважину с предварительно помещенным в ней ша­ ром и используют как обычный обратный клапан, во втором случае — его используют аналогично ЦКОД.

Насосно-компрессорные трубы

Насосно-компрессорные трубы (НКТ) служат для извлече­ ния жидкости и газа из скважин, нагнетания воды, сжатого воздуха (газа) и производства различных видов работ по те­ кущему и капитальному ремонту скважин. Изготавливают их двух типов: с гладкими и с высаженными наружу концами, на которых нарезают наружную резьбу, а на один конец навинчи-

Рис. 111.15. Соединительные концы НКТ и муфт к ним

вают соединительную муфту. На расстоянии 0,4—0,6 м от кон­ ца труб со стороны муфт выбивают клеймо — маркировку, ука­ зывающую: условный диаметр трубы, мм (номер трубы) г груп­ пу прочности стали; толщину стенки, мм; товарный знак за- вода-изготовителя; месяц и год выпуска.

Размеры и масса труб и муфт к ним приведены на рис. III. 15 и в табл. III. 4.

Трубы гладкие и муфты к ним изготавливают из стали групп прочности К, Е, Л, М, а трубы с высаженными концами, кото­ рые для снятия остаточных внутренних напряжений подверга­ ют термической обработке, — из стали групп прочности Д, К, Е, Л и М. Поверхность их резьбы покрывают смазкой, обеспе­ чивающей герметичность соединения и предохраняющей от задиров и коррозии.

По середине муфты на наружной поверхности для определе­ ния группы прочности протачивают пояски глубиной не более 1 мм и шириной 5—7 мм с расстоянием между ними 5—10 мм: для труб из стали группы прочности К — один поясок, группы прочности Е — два, группы прочности Л — три и группы проч­ ности М — четыре пояска. На трубах группы прочности Д пояс­ ки не протачивают.

Б е з м у ф т о в ы е н а с о с н о - к о м п р е с с о р н ы е т р у б ы Н К Б 1 обеспечивают герметичность соединений при давлении до 50 МПа. Концы их имеют высадку наружу; соединение об­ ладает большей прочностью, чем тело гладкой части трубы. Контакт по внутренним упорным торцам обеспечивает безза­ зорную поверхность внутреннего проходного канала. Герметич­ ность соединений обеспечивается коническими уплотнительными поверхностями, расположенными за резьбой со стороны мень­ ших диаметров.

В соединениях труб применена трапецеидальная резьба с углами наклона профиля 3 и 10°, шагом 4,233 мм, конусностью

ности тела трубы, что на 25—35% превышает прочность соеди­ нений гладких НКТ.

Конструкция конических уплотнительных поверхностей и профиль резьбы аналогичны применяемым в соединениях труб НКБ1.

Н а с о с н о - к о м п р е с с о р н ы е т р у б ы из а л ю м и ­ н и е в ы х с п л а в о в . Известно, что на нефтепромыслах значи­ тельное число стальных НКТ труб выходит из строя в резуль­ тате коррозийных разрушений в агрессивной среде. Наиболее интенсивная коррозия происходит в сильно обводненных сква­ жинах, продукция которых содержит сероводород.

Применение алюминиевых труб из сплава Д16-Т показало их устойчивость к воздействию сероводородной коррозии и ис­ ключило потребность в применении ингибиторов коррозии. Благодаря небольшой массе, удельная прочность, алюминиевых труб в 2,5 раза выше, чем стальных. Это позволяет составлять колонну в 2,5 раза длиннее, по сравнению с колонной из сталь­ ных труб.

Н а с о с н о-к о м п р е с с о р н ы е т р у б ы с з а щ и т н ы м и покрытиями применяют для предотвращения отложений в них парафина, солей и гипса, а также для защиты от коррозии. При использовании труб с покрытиями уменьшается число потреб­ ных текущих ремонтов скважин, увеличивается срок их служ­ бы.

Внутреннюю поверхность НКТ покрывают жидким стеклом, эмалями, эпоксидными смолами или лаками. Наиболее распро­ странено остекловывание труб. Трубы с указанными покрытия­ ми хорошо зарекомендовали себя на практике: при деформации труб сохраняется целостность покрытий и устойчивость их к истиранию. Испытания труб на раздавливание показали, что лаковые покрытия при этом не разрушаются, в эпоксидных смо­ лах образуются трещины, а эмаль и стекло разрушаются. По износостойкости силикатные покрытия (эмали и стекла) превос­ ходят полимерные (смолы и лаки). Термостойкость полимерных покрытий составляет 100—150, силикатных — 200—600 °С.

П е р е в о д н и к и — небольшие патрубки с различной на­ резкой на концах (внутренней или наружной), служащие для присоединения между собой НКТ различных типоразмеров. Обычно их применяют при спуске комбинированных колонн НКТ, а также для присоединения различного подземного обо­ рудования с насосно-компрессорными трубами.

Э к с п л у а т а ц и я н а с о с н о - к о м п р е с с о р н ы х труб. В процессе эксплуатации НКТ необходимо соблюдать следую­ щие правила.

Для погрузки, перевозки и разгрузки труб следует приме­ нять механизированные трубовозки. Разрешается погрузка и выгрузка труб вручную с соблюдением необходимых правил по технике безопасности. Для облегчения этих работ необходимо применять специальные приспособления. Запрещается перево­ зить трубы волоком; нельзя допускать, чтобы при перевозке они провисали и изгибались.

При выгрузке труб не разрешается их сбрасывание на зем­ лю, необходимо пользоваться краном; каждую трубу следует снимать вручную или скатывать по специальным мосткам, не допуская их ударов.

Трубы следует укладывать на площадке, подложив под них деревянные бруски для предохранения от провисания и загряз­ нения. Нельзя укладывать трубы на землю. На резьбовую часть каждой трубы должно быть навинчено предохранительное кольцо. Подтаскивать трубы на мостки следует при помощи специальных вилок.

При свинчивании труб в двухтрубки их следует соединять между собой на ровном месте на четырех брусках или досках

ности, погнутости, отложения парафина, солей или окалины на стенках) перед подъемом с мостков через трубу необходимо пропустить шаблон длиной 0,5—1,0 м и диаметром на 2—3 мм меньше внутреннего ее диаметра. При подъеме с мостков од­ новременно с пропусканием шаблона необходимо слегка посту­ кивать по трубе ручником, чтобы очистить ее от окалины и других прилипших частиц. Нижний конец трубы нужно поддер­ живать, следя за выходом шаблона. Трубы, через которые шаблон не прошел, в скважину спускать нельзя, их следует от­ браковать. На нижнем конце трубы должно быть предохрани­ тельное кольцо. Если кольцо не установлено, то необходимо подложить лоток или тележку, на которых и следует подтяги­ вать трубу к устью скважины.

При спуске труб двухтрубками необходимо следить за тем, чтобы во время прохода через первый пояс вышки средние муфты не задевали за крестовины и не изгибались.

Перед свинчиванием трубы необходимо металлической щет­ кой тщательно очистить от грязи резьбу как муфты, так и на­ резанного конца трубы и смазать резьбу специальной смазкой.

Трубы, имеющие неодинаковые диаметры и разнотипные резьбы, следует свинчивать только при помощи переводников. При этом необходимо, чтобы в нижних рядах были уложены трубы, которые будут спущены последними.

Ударять ручником или другими металлическими предметами по муфте в целях облегчения свинчивания или отвинчивания труб не разрешается. При свинчивании следует крепить трубы до полного прекращения их вращения, при ручном свинчивании не допускается применять рычаги с целью увеличения длины рукоятки ключа. Те трубы, которые свинчиваются между собой слишком легко и свободно, следует отбраковывать.

Для освобождения нижнего элеватора трубы следут плавно приподнять, без рывков, на малой скорости подъемника. Опус­