Использование гибких НКТ для ремонта скважин

Использование гибких НКТ для ремонта скважин

1. Основные особенности применения

* Установка позволяет производить спуск в скважину под давлением сплошной колонны гибких НКТ и осуществлять циркуляцию через эту колонну;

Жесткость и прочность гибких НКТ позволяют использовать их для спуска и подъема из скважины забойных инструментов;

Установка представляет собой блочно-модульный агрегат для капитального ремонта скважин, обеспечивающий возможность быстрого проведения полного комплекса ремонтных работ на скважине;

Гибкие НКТ диаметром 1 ¼″ (31,7 мм) использовались при глубине до 18 000 футов (5400 м), при расходе 3 баррель/мин (160 л/мин) с использованием смазочных добавок.

2. Преимущества применения гибких НКТ

Расширение масштаба применения гибких НКТ при капитальном ремонте скважин было вызвано следующими преимуществами:

Возможность проведения работ по капитальному ремонту без глушения скважины, с минимальным ухудшением первоначальных эксплуатационных характеристик продуктивного горизонта и минимальным периодом простоев;

Возможность быстрой транспортировки и монтажа установки;

Уменьшения численности бригады: 3 человека для работы с гибкими НКТ + специалисты по обслуживанию насосов;

* Повышение безопасности работ и ускорение СПО в связи с отсутствием соединений в колонне;

* Возможность приведения в действие забойных инструментов благодаря жесткости и прочности гибких НКТ (забойные двигатели, гидромониторные устройства, надувные пакера), проведения циркуляционной очистки скважины, извлечения или проталкивания в скважину забойных инструментов в интервалах сужения и искривления ствола скважины;

Возможность размещения расчетных объемов кислоты на заданных глубинах при интенсификации скважины, в результате чего улучшаются результаты подобных работ по сравнению с прямой закачкой кислоты через колонну НКТ;

* Контакт эксплуатационной колонны НКТ только с отработанной кислотой, что уменьшает их коррозию;

* Наличие нескольких типоразмеров НКТ дает возможность их применения при различных практических условиях;

В результате экономические предпосылки для применения гибких НКТ являются более предпочтительными по сравнению с другими способами капитального ремонта скважин.

3. Ограничения в применении работ гибких НКТ

Однако при применении гибких НКТ существуют некоторые ограничения:

В связи с существующим максимальным проходным диаметром в эксплуатационной колонне НКТ и проблемами усталостного износа диаметр гибких НКТ обычно ограничивается диапазоном 1 ¼″ - 1 ½″ (31,7 — 38 мм). Это приводит к ограничению производительности закачки в скважину до 1−2,5 баррель/мин (160−400 л/мин) с применением смазывающих добавок;

При правильной оснастке инжекторной головки максимальное рабочее давление на забое скважины составляет 3500 фунт/кв. дюйм (245 кг/см²). Для более высоких значений этого давления требуется применение более толстостенных труб и направляющего желоба с увеличенным радиусом;

Для ограничения усталостного износа рекомендуется, чтобы максимальное рабочее давление закачки в скважину не превышало 5000 фунт/кв. дюйм (350 кг/см²);

Вследствие усталостного износа, приводящего к деформации поперечного сечения и появлению осевой нагрузки, критическая нагрузка смятия должна быть ограничена в пределах 3000−4000 фунт/кв. дюйм (210−280 кг/см²);

Рекомендуемая максимальная глубина спуска труб скважину составляет не более 18 000 футов (5400 м);

При наличии H₂S и / или СО₂ необходимо принимать меры к ограничению до минимума контакта труб с этой агрессивной средой;

Особое внимание необходимо уделять применению ингибиторов коррозии от кислотной обработки, в особенности при температурах свыше 200°F (94°С);

* Увеличением диаметра и толщины стенки гибких НКТ максимальная вместимость барабана ограничивается в связи с существующими правилами и нормами транспортировки габаритных грузов (габаритные размеры и вес загруженного барабана, а также допустимая нагрузка на кран морской буровой установки являются ограничительными параметрами).

скважина ремонт давление гибкий

4. Основные виды ремонтных работ, выполняемых при помощи гибких НКТ

Замена рабочей жидкости при заканчивании или капитальном ремонте скважины (с целью перфорации при депрессии на пласт или при освоении скважины);

Работы по освоению скважины (начало добычи после заканчивания или капитального ремонта скважины);

Очистка скважины (удаление механических отложений со стенок НКТ, удаление осадков, расширение ствола, удаление парафина);

Интенсификация скважины (кислотная обработка, применение специальных растворителей);

* Удаление песчаных пробок (предотвращение их образования);

* Цементирование (ремонтно-восстановительное цементирование под давлением для изоляции газоносных или водоносных горизонтов, установка цементных мостов при ликвидационных работах на скважине);

* Использование гибких НКТ при заканчивании скважины (колонна НКТ с увеличенной производительностью, газлифтовая колонна, эксплуатационная колонна НКТ);

Глушение скважины;

Примеры специального применения:

использование гибких НКТ при каротажных и перфорационных работах;

использование гибких НКТ при испытании скважины при помощи испытателя пластов на бурильных трубах с опорой на забой (закачка буферной жидкости освоение и интенсификация скважины и пр.);

использование гибких НКТ вместо кабеля (жесткая забойная компоновка, каротажные работы, перфорационные работы при помощи перфораторов, спускаемых в скважину на гибких НКТ);

ловильные работы;

бурение.

5. Типовая схема наземной установки для капитального ремонта скважин с применением гибких НКТ

Типовая схема показана на рисунке 1.

Рисунок 1 — Типовая схема наземной установки для капитального ремонта скважин с применением гибких НКТ: 1 — гибкие НКТ; 2 — циркуляционный переводник; 3 — колонная головка; 4 — дроссель на эксплуатационном отводе; 5 — отводная линия; 6 — циркуляционный тройник с дросселем противодавления и задвижкой; 7 — ПВО с 4-мя плашечными превенторами; 8 — сальниковая коробка; 9 — инжекторная головка; 10 — выпрямляющее устройство; 11 — индикатор веса; 12 — кран инжектора; 13 — барабан с гибкими трубами НКТ; 14 — кабина управления; 15 — энергетический блок

6. Функции и характеристики основного оборудования

Энергетический блок Этот блок является источником гидравлической энергии для привода и управления механизмами для работы с гибкими НКТ (приводной двигатель инжекторной головки, двигатель барабана, двигатель крана и т. д.).

Кроме гидравлической системы (резервуары, насосы, задвижки), в состав энергоблока входит аккумулятор, обеспечивающий работу ПВО при отключении основных приводных двигателей.

Блок кабины управления В состав этого блока входит гидравлическая и пневматическая обвязка и контрольно-измерительная аппаратура для управления работой установки. Для улучшения обзора при проведении работ кабина управления может подниматься при помощи гидравлических домкратов. Из кабины осуществляется управление работой ПВО и лубрикатора.

Блок с барабаном для гибких НКТ На этом блоке расположен барабан с находящимися на нем гибкими НКТ, гидроприводная система, поддерживающая гибкие НКТ в постоянном натяжении (усилие на тормозе при спуске в скважину составляет + 500 фунтов (+ 230 кг), усилие, развиваемое двигателем при подъеме из скважины составляет + 30.0 фунтов (+ 135 кг).

На блоке расположен вертлюг, который позволяет прокачивать жидкость через НКТ при вращающемся барабане. Вертлюг рассчитан на постоянное рабочее давление 10 000 фунт/кв. дюйм (700 кг/см²).

Барабан оборудован устройством выравнивания витков для правильной укладки при подъеме и спуске гибких НКТ в скважину, а также измерительным устройством (электронным или механическим).

В состав блока входит инжекторная головка, создающая толкающее или тяговое усилие для спуска или подъема гибких НКТ из скважины. От энергетического блока мощность передается к двум гидроприводным двигателям, снабженным гидравлическими тормозами.

Рисунок 2 — Общий вид конструкции инжекторной головки типа Hydrarig

На опорной раме имеются два датчика давления для измерения величины толкающего или тягового усилия.

На основании опорной рамы инжектора стационарно, при помощи болтов, крепится лубрикатор.

В таблице 1 приведены основные технические характеристики двух инжекторных установок типа Hydrarig.

Таблица 1 — Основные технические характеристики инжекторных установок Hydrarig

Лубрикатор обеспечивает герметизацию труб при СПО. Сила, действующая на трубы, увеличивается с ростом давления на устье скважины. Избыточное давление передается на поршень через рабочую жидкость в гидроприводной системе.

Пакерующие элементы изнашиваются и в процессе работы их необходимо заменять. Для уменьшения износа этих элементов трубы необходимо смазывать. Общепринятой схемой является последовательное соединение двух секций лубрикаторов.

Блок ПВО

Схема компоновки ПВО В компоновку ПВО входят следующие плашечные превентеры (снизу вверх): с трубными плашками;

— с клиновыми плашками;

— со срезающими плашками;

— с глухими плашками.

В компоновку ПВО входят также уравнительные клапаны и проходной канал для глушения скважины.

Рисунок 3 — Конструкция Рисунок 4 — Стандартная стандартного лубрикатора компоновка узла уплотнения

Отличительные особенности:

— Трубные, глухие и клиновые плашки должны соответствовать размеру труб и при повреждении подлежат замене. Управление открытием и закрытием плашек осуществляется при помощи дистанционной гидравлической системы с фиксацией и закрытием вручную. Показателем положения плашек является положение приводных штоков;

— Срезающие плашки закрываются с перекрытием с целью возможности перерезания кабелей малого диаметра и НКТ. Они изготавливаются из стали с закаленным наружным слоем и с более мягкой сердцевиной, предназначенной для работы в среде с наличием Н₂S. Состояние плашек следует проверять после каждого перерезания труб и каждый раз после спуска труб в скважину с наличием Н₂S;

— Клиновые плашки должны удерживать колонну НКТ в обоих направлениях (благодаря насечкам на плашках с противоположным направлением). Они изготовлены из закаленной стали с более мягкой сердцевиной для работы при наличии Н₂S;

Компоновка ПВО с рабочим давлением 5000 фунт/кв. дюйм (350 кг/см²) с проходным диаметром 2,5″ (62,5 мм) или 3″ (15 мм) все еще применяется на практике, но наиболее широко в настоящее время применяется ПВО с проходным отверстием. 4_;06'' (101,5 мм) и рабочим давлением 10 000 фунт/кв. дюйм (700 кг/см²) (плашки размером от 1 (25,4 мм) до 2,375″ (59,38 мм).

Последовательность рабочих операций.

Колонна НКТ неподвижна, клиновые и трубные плашки закрыты (1);

Подъемный кран

Используются гидроприводные краны с грузоподъемностью от 10 до 15 т.

Технические характеристики оборудования

Технические стандарты на оборудование изменяются в зависимости от года изготовления, изготовителя и характера использования оборудования. Приводимые ниже технические характеристики максимально приближены к стандарту для большинства современных установок.

Рисунок 5 — Последовательность рабочих операций: 5 — колонна НКТ; 6 — лубрикатор. 7 — превентер с глухими плашками: 8 — превентер ее: срезающими плашками; 9 — превентер с клиновыми плашками; 10 — превентер с трубными плашками; 11 — фланец колонной головки; 12 — задвижка на отводной линии 13 — буровой раствор., или засолочная вода: 14 — отводная линия для выходящего и: скважины бурового раствора

Перечень основного оборудования

* Полный набор блоков и их опорных станин;

* Один запасной барабан с распределительным устройством для правильной укладки труб, заполненный новым комплектом гибких НКТ;

Один подъемный кран грузоподъемностью от 10 до 15 т;

Один трейлер для транспортных операций;

Оборудование для технического обслуживания труб включает в себя:

— один пустой барабан с энергоблоком и блоком управления, один комплект сварочного оборудования, одну установку для автоматической сварки (в среде аргона) со сварочными электродами;

одна сварочная стойка (для поддержки трубы в процессе сварки).

* Один комплект ловильных инструментов (типа Воwеn 1 25/32″ или FТI 2 9/32″), подходящий под типоразмер гибких НКТ на барабане;

* Обратные клапаны, соединительные переводники для специальных инструментов, башмаки с промывкой;

* Линия обработки рабочей жидкости, вспомогательное оборудование.

Наземное вспомогательное оборудование

* Насосное оборудование для перекачки жидкостей:

— стандартная насосная установка с нагнетательными отводами малого диаметра или специализированная насосная установка (с производительностью 0,5 — 5 баррель/мин. (80 — 800 л/мин) при давлении до 10 000 фунт/кв. дюйм (700 кг/см²).

* Чистые мерные емкости с соответствующими перемешивающими устройствами

* Емкости для хранения технических продуктов

* Резервуары для отходов (отработанных продуктов) Линии высокого давления с задвижками, тройниками и т. д.

Манифольд противодавления:

— для регулировки дифференциального давления и создания соответствующего противодавления на пласт, что имеет особое значение при работах с использованием гибких НКТ;

* Оборудование для хранения азота (таблица 2):

— азот хранится и транспортируется в виде жидкости в контейнерных резервуарах, рассчитанных на температуру -195°С и объемом около 2000 галлонов (8 м³).

* Азотные преобразователи (системы перекачки + восстановление теплового режима):

— возможность перекачки газообразного азота при высоком давлении;

— преобразователи для работ с использованием гибких НКТ имеют производительность 90×10³ — 380×10³ куб. фут/час (2600 — 10 900 куб. м/час) при давлении нагнетания до 10 000 фунт/кв. дюйм (700 кг/см²);

— установки монтируются на салазках.