книги / Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов. Оборудование для эксплуатации и ремонта нефтяных и газовых скважин

Рис. 10.12. Инструмент для канатных работ со скважинными аппаратами

Яссы предназначены для создания осевой ударной нагрузки: механический – для удара, направленного вверх или вниз, а гидравлический – только вверх. Механический ясс (рис. 10.13) состоит из корпуса 1, внутри которого свободно перемещается шток 2. При падении штока создается удар вниз, резким подъемом – удар вверх.

Гидравлический ясс конструктивно более сложен и предназначен для создания удара большей силы, чем может обеспечить механический ясс. Гидравлический ясс – автоматическое устройство одноразового действия. Ясс состоит из цилиндра, являющегося его корпусом. В его нижней части посажен плунжер с обратным клапаном. Полость цилиндра над плунжером заполняется специальной жидкостью. Нижняя часть ясса резьбой соединяется со штоком механического ясса. Натяжение каната (проволоки) до 3000 Н обеспечивает перемещение плунжера и переток жидкости в подплунжерную полость с одновременным нарастанием скорости движения штока, заканчивающимся ударом его по верхнему упору. Удар через механический ясс передается внутрискважинному оборудованию.

На рис. 10.14 показаны конструкции шлипсового замка (рис. 10.14, а), посадочного устройства (рис. 10.14, б) и ловителя (рис. 10.14, в).

191

Как указывалось, число инструмента для канатных работ весьма значительное, а номенклатура его продолжает увеличиваться. Здесь рассмотрены лишь основные виды его в наиболее характерном для канатной техники исполнении.

Устьевая часть оборудования для пропуска в скважину устройств, подвешенных на проволоке или канате, монтируется на время выполнения внутрискважинных работ на верхней части фонтанной арматуры, в большинстве случаев на верхней – буферной задвижке елки.

На рис. 10.15 показано относительное расположение устьевого оборудования и устья скважины во время внутрискважинных работ. Как видно, вертикальный габарит устьевого оборудования вместе с фонтанной арматурой может быть весьма большим, что усложняет обслуживание.

Устьевое оборудование для внутрискважинных работ должно обеспечивать, с одной стороны, герметизацию пропускаемого каната или проволоки, а с другой – позволять предварительно, до монтажа, размещать внутри него скважинные устройства, КИП и инструменты для внутрискважинных работ. При этом надежность герметизаторов должна исключать вероятность их отказов в течение времени работы на данной скважине.

Устьевая часть оборудования состоит из шкивов, герметизатора, лубрикатора, состоящего из нескольких секций труб, диаметр и длина которых должны соответствовать габариту спускаемых в скважину устройств, а также при длительных

192

работах, связанных с возможностью возникновения аварийных ситуаций, превентора. На нижней части лубрикатора имеются манометр и разрядный вентиль для снижения давления в полости лубрикатора.

Рис. 10.15. Устьевое оборудование для работ со скважинными клапанами: 1 – трехсекционный лубрикатор; 2 – уплотнитель проволоки; 3 – превентор;

4 – переводник; 5 – ролик направляющий; б – клапан зарядный с манометром; 7 – мачта; 8 – талевая система; 9 – цепная стяжка

Простейшие по конструкции лубрикаторы используются для спуска в скважину приборов для исследования скважины, лубрикаторы более сложных конструкций – для работы с внутрискважинным оборудованием.

Мачта служит для монтажа и демонтажа оборудования на устье.

Обеспечить герметизацию устья при движущемся канате, когда нефть и газ проникают через капиллярные каналы, образованные свивкой проволок и их прядей, весьма сложно.

В устьевом оборудовании используются два принципа герметизации каната и проволоки: уплотнение гидродинамической смазкой за счет перепада давления,

193

возникающего в зазоре между направляющей профилирующей втулкой и канатом, и уплотнение гидростатической смазкой, когда поверхности трения разделяются нагнетаемой смазкой в зазор между направляющей втулкой и канатом. Первый способ не обеспечивает полной герметичности, так как осуществим только при наличии утечек через уплотнитель, второй обеспечивает полную герметичность. При использовании уплотнения с гидродинамической смазкой к оборудованию добавляются обвязка лубрикатора дренажными трубками для сбора утечек. При гидростатической смазке оборудование укомплектовывается насосной станцией для подачи смазки.

Конструирование, изготовление и монтаж герметизаторов (рис. 10.16), несмотря на их кажущуюся простоту, из-за сложных условий работы, высоких давлений, агрессивности среды, сложной поверхности уплотняемого каната, высоких скоростей движения каната и в то же время требований надежности являются весьма сложными и ответственными процессами, которым уделяется много внимания в практике создания нефтегазопромыслового оборудования. Этим, в частности, объясняется большое число вариантов герметизаторов, получивших применение.

Рис. 10.16. Герметизаторы:

а– с ручным управлением; 1 – уплотнитель; 2 – нажимная втулка; 3 – гайка; 4 – шкив;

б– гидродинамический; 1 – лабиринтный уплотнитель; 2 – корпус; 3, 9, 12 – канал; 4 – уплотнитель; 5 – муфта; 6 – нажимная втулка; 7 – пружина; 8 – втулка;

10 – уплотнение; 11 – пробка

194

Относительно просты контактные герметизаторы с ручным или гидравлическим управлением (рис. 10.16, а), которые изготовляются для рабочего давления до 35 МПа с проходным диаметром до 65 мм при ручном и до 150 мм – гидравлическом управлении. Диаметр герметизируемых канатов или кабеля – до 25,4 мм.

Конструкция гидродинамических герметизаторов (см. рис. 10.16, б) более сложная. Принцип уплотнения в данном случае заключается в создании турбулентных завихрений в проточках нижней втулки уплотнения, обеспечивающих гидравлический затвор. Расположенное выше контактное уплотнение воспринимает лишь небольшую долю перепада давления в герметизаторе и имеет дистанционное гидравлическое управление. Пластовая жидкость, затаскиваемая канатом или кабелем при его подъеме, отводится из полости герметизатора, расположенной под контактным уплотнением через дренажную систему. В некоторых случаях, при больших буферных давлениях, в герметизаторе устанавливается не один, а несколько патрубков с кольцевыми проточками.

Герметизатор гидростатического типа представляет собой систему из калиброванных по внутреннему каналу втулок, рассчитанных на определенный размер проволоки или кабеля, стянутых муфтами. Нижняя муфта одновременно служит для соединения с лубрикатором. Через обратный клапан нагнетается смазка, которая вместе с утечками пластовой жидкости сливается через расположенный вверху регулирующий дроссель. Гидроуправление герметизатором сосредоточено в его верхней части. Уплотнительная смазка нагнетается специализированной насосной станцией, состоящей из ДВС, компрессора, насосов, емкостей, средств управления и контроля.

Насосные станции для нагнетания в герметизаторы уплотнительных смазок рассчитаны на разное сочетание давлений и расхода смазки, которые, в свою очередь, зависят от буферного давления на скважине и диаметров канатов.

Плашечные превенторы также входят в состав устьевого оборудования для канатных работ, имеют ручное или гидравлическое дистанционное управление.

Рис. 10.17. Подъемный агрегат на автомобильной транспортной базе: 1 – автомобиль ЗИЛ-131; 2 – отсек оператора; 3 – пост управления;

4 – гидрооборудование установки; 5 – лебедки; 6 – кузов; 7 – мерительный механизм

Особенностями этих превенторов по сравнению с применяемыми при бурении скважин являются весьма небольшие габариты и надежная герметизация пропускных устройств малого диаметра, в частности проволоки.

195

Комплект устьевого оборудования рассчитан на оперативное выполнение его монтажа-демонтажа на устье скважины и транспортировку или вместе с агрегатомподъемником, или на специальных транспортных средствах.

Спуск, подъем, управление канатом, кабелем или проволокой выполняются с помощью подъемных агрегатов для канатных работ с лебедками, имеющими специальный привод. Лебедки, привод, органы управления им, средства контроля и измерений, а также регистрации агрегатируются на транспортных базах. В качестве транспортных баз обычно используются колесные автомобили высокой или повышенной проходимости (рис. 10.17).

Агрегаты имеют кузов, в котором созданы условия, необходимые для нормальной работы агрегатированного оборудования и приборов.

Конструктивная схема лебедки и характеристика ее привода для канатных работ, а также приборное оснащение подъемника выполняются в соответствии со спецификой этих работ, что обеспечивает:

–спуск, подъем, установку инструмента на заданной глубине;

–высокую динамику разгонной характеристики барабана лебедки при работе с яссами;

–плавное нарастание и стабилизацию натягивания проволоки на малой скорости

ееперемещения в пределах длины хода гидравлического ясса;

–постоянство натяжения проволоки для исключения ее запутывания в результате изменения сопротивления движению инструмента;

–большой диапазон регулирования натяжения и скорости движения проволоки [7].

10.5.Агрегаты и установки для капитального ремонта скважин

Впромысловой практике к капитальному ремонту скважин организационно относятся не только процессы и операции собственно капитального ремонта, но и целый ряд других процессов и операций. В частности, сложные ловильные операции, разрушение и подъем на поверхность оборудования, находящегося в скважине и не поддающегося извлечению обычными приемами, разбуривание второго ствола, добуривание скважины для перехода на эксплуатацию нижнего горизонта, изоляция подошвенных вод и другие работы в призабойной зоне пласта, часто промывка и освоение скважин.

Оборудование для капитального ремонта, освоения и промывки скважин выполняется в большинстве случаев в агрегатированном исполнении на транспортных базах, обычно самоходных, на колесном, реже на гусеничном ходу. Агрегаты эти в отечественной практике принято называть соответственно агрегатами для капитального ремонта, для освоения и для промывки скважин. Агрегаты комплектуются инструментом, номенклатура которого зависит от их назначения.

Агрегаты для капитального ремонта и освоения скважин. Агрегаты для капитального ремонта скважин представляют собой подъемник, по схеме аналогичный подъемнику для текущего ремонта, дополненный технологическим оборудованием для бурения, т.е. ротором, вертлюгом, манифольдом, промывочным насосом, системой приготовления и очистки бурового раствора.

Вбольшинстве случаев это оборудование агрегатировано на колесной транспортной базе, реже, в зависимости от содержания операций капитального ремонта, используется группами отдельных узлов.

Агрегаты для освоения скважин представляют собой подъемник, аналогичный подъемнику для капитального ремонта, дополненный технологическим оборудованием для освоения скважин после бурения или ремонта. Поэтому схемы и конструкция большей части узлов, машин, оборудования и механизмов, составляющих агрегаты для капитального ремонта и освоения скважины, аналогичны.

196

Кинематические схемы силового привода и подъемника агрегатов для капремонта и освоения в агрегатах наиболее совершенной конструкции унифицированы с агрегатами подземного ремонта. Эти схемы лишь дополнены передачами мощности на ротор, промывочный насос, компрессорное оборудование и генератор, а в отдельных случаях и на специальное оборудование.

В агрегатах больших грузоподъемностей (более 35–50 т) привод подъемника осуществляется от дополнительной силовой установки, состоящей из одного–двух двигателей, обычно спаренных с ходовым двигателем транспортной базы.

Агрегат КОРО-80 (рис. 10.18) предназначен для спуско-подъемных операций с бурильными и насосно-компрессорными трубами, разбуривания цементных мостов и стаканов, фрезерования и райберования при ловильных работах, для самих ловильных работ, для нагнетания в скважины жидкостей и растворов, для исследования скважин в процессе их капитального ремонта. Агрегат может использоваться и для освоения и подземного ремонта глубоких скважин.

Рис. 10.18. Агрегат КОРО-80:

1 – подъемник; 2 – вертлюг; 3 – ротор; 4 – стеллажи; 5 – насосный блок

197

В качестве транспортной базы используется мощный четырехосный тягач МАЗ537 со всеми ведущими осями. Агрегат имеет лебедку для глубинных исследований скважин, гидрораскрепитель труб, гидропривод для механических трубных ключей и других средств механизации, оснащен электростанцией.

Агрегат комплектуется ротором, вертлюгом.

Промывочный насос с мерным баком и манифольдом смонтирован в отдельном транспортном блоке – прицепе, мощность которому передается от агрегата карданным валом. Агрегат рассчитан на выполнение спуско-подъемных операций с установкой труб в вертикальное положение.

Агрегат А-50 (рис. 10.19) предназначен для спуско-подъемных операций с бурильными и насосно-компрессорными трубами, для разбуривания цементных мостов и стаканов, фрезерования ловильных работ, для нагнетания в скважины жидкостей и освоения скважин. Таким образом, этот агрегат может использоваться и при капитальном ремонте скважин и при их освоении.

Рис. 10.19. Агрегат А-50:

1 – компрессор; 2 – трансмиссия; 3 – гидроподъемник; 4 – талевая система; 5 – двухбарабанная лебедка; 6 – вышка; 7 – пульт; 8 – ротор

Агрегат имеет двухбарабанную лебедку, компрессорную установку, промывочный насос, смонтированный на отдельной транспортной базе и соединенный с трансмиссией

198

агрегата карданным валом, а также ротор с гидравлическим приводом и встроенным в него автоматическим слайдером и механическим трубным ключом.

Рис. 10.20. Ротор:

1 – корпус; 2 – стол; 3, 9 – конические шестерни; 4 – кожух; 5 – упорное кольцо; 6 – болт; 7 – вал; 8 – подшипник; 9 – шестерня

Рис. 10.21. Вертлюг:

1 – серьга; 2 – патрубок; 3 – уплотнение; 4, 6 – подшипники; 5 – муфта; 7 – корпус; 8 – уплотнение; 9 – ствол

199

Агрегат рассчитан на спуско-подъемные операции с укладкой труб на мостки.

В качестве транспортной базы в агрегате использован стандартный автомобиль КрАЗ-257 с тремя ведущими мостами.

Конструкции агрегатов различных параметров и характеристик разрабатываются компоновкой узлов, составляющих агрегат, по рассмотренным схемам или схемам, несущественно отличающимся от рассмотренных.

Основные группы узлов и узлы агрегатов: транспортная база, подъемник (включая привод, трансмиссию, лебедку, талевую систему, вышку), ротор, вертлюг, манифольд, промывочный насос, система приготовления и очистки раствора. Все эти группы узлов и узлы характерны для буровых установок, предназначенных для проводки эксплуатационных или разведочных скважин.

Транспортные базы агрегатов капитального ремонта и освоения скважин должны иметь грузоподъемности, в несколько раз превышающие грузоподъемность транспортеров агрегатов текущего ремонта скважин, так как последние имеют недостаточную проходимость в условиях заболоченных территорий и снежного покрова большой глубины. Поэтому требование высокой транспортабельности может быть обеспечено путем блочного исполнения, т.е. разбивкой агрегатов на несколько быстросборных частей, масса каждой из которых не превышает грузоподъемности имеющихся транспортеров высокой проходимости.

Рис. 10.22. Промывочный насос

Подъемники для капитального ремонта и освоения скважин применяемых в настоящее время типов выполняются по двум главным схемам: по схеме для встраивания в самоходные агрегаты и по схеме, рассчитанной на использование в сочетании с разными вышками, талевыми системами и другим оборудованием. Подъемники последнего типа применяются на морских промыслах, на кустах скважин в условиях севера.

Роторы, применяемые в агрегатах, по конструктивной схеме аналогичны роторам буровых установок, но отличаются меньшими размерами. Конструкция ротора, типичная для капремонта, показана на рис. 10.20, конструкции вертлюга – на рис. 10.21, промывочного насоса – на рис. 10.22 [7].

200