СПОСОБ ПЕРЕВОДА ГАЗОВЫХ И ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ СКВАЖИН, В ТОМ ЧИСЛЕ ОБВОДНЁННЫХ, НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ ПО ДВУМ ЛИФТОВЫМ КОЛОННАМ, СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТАКИХ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ТАКИХ СПОСОБОВ
METHOD OF TRANSFER OF GAS AND GAS CONDENSATE WELLS, INCLUDING FLOODED ONES, FOR OPERATION ALONG TWO LIFTING COLUMNS, METHOD OF SUCH WELLS OPERATION AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF SUCH METHODS

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для перевода газовых и газоконденсатных скважин, в том числе обводненных, оснащенных лифтовой колонной, без глушения на эксплуатацию одновременно по центральной лифтовой колонне и затрубному пространству скважины, а так же возврата к эксплуатации по одной лифтовой колонне.
В настоящее время применяют следующий способ эксплуатации обводненных газовых скважин [Джеймс Ли, Генри В. Никенс, Майкл Уэллс Эксплуатация обводняющихся газовых скважин. Технологические решения по удалению жидкости из скважин / перевод с английского. - М.: ООО "Премиум Инжиниринг", 2008. - 384 с., ил. (стр. 109-110, рис. 7.1)]. Плунжерный лифт функционирует циклически в скважине, которая то работает, то останавливается. Во время остановки, когда плунжер находится внизу, в затрубном пространстве нарастает давление газа, при этом жидкость в скважине уже почти накопилась на заключительном этапе периода фонтанирования. Жидкость накапливается у башмака НКТ, и плунжер опускается сквозь ее столб на пружину амортизатора, где остается в течение всего периода нарастания давления. Давление газа в затрубном пространстве зависит от продолжительности остановки скважины, пластового давления и проницаемости пласта. Когда давление в затрубном пространстве в достаточной мере увеличится, откроется приводной клапан и скважина начнет работать в шлейф. Газ в затрубном пространстве расширяется, заполняя НКТ и поднимая плунжер вместе с жидкостью к устью, отчасти с помощью добываемого газа. Отбор газа из пласта происходит до тех пор, пока дебит скважины не уменьшится до некоторого уровня, близкого к значению критического дебита, и в стволе скважины не начнет скапливаться жидкость. Скважина закрывается, и плунжер опускается назад на пружину амортизатора - сначала сквозь столб газа, а затем сквозь столб накопившейся жидкости. Начинается период нарастания давления. Затем за счет давления газа, накопившегося в затрубном пространстве, скважина вновь открывается для работы, плунжер вместе с жидкостью поднимается к устью. Когда плунжер находится на устье, скважина остается открытой, работая до тех пор, пока дебит газа не начнет падать. Затем скважина закрывается, и плунжер возвращается на забой - цикл повторяется.
Также как и заявляемый, способ, приведенный в [Джеймс Ли, Генри В. Никенс, Майкл Уэллс Эксплуатация обводняющихся газовых скважин. Технологические решения по удалению жидкости из скважин / перевод с английского. - М.: ООО "Премиум Инжиниринг", 2008. - 384 с., ил. (стр. 109-110, рис. 7.1)], применяется для повышения эффективности эксплуатации скважин.
Недостатком данного способа является то, что он может применяться только в скважинах, в которых установлено две лифтовые колонны, а так же требуется цикличное открывание-закрывание скважины.
Наиболее близким к заявленному способу является способ перевода скважин, в том числе обводненных, на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам [патент на изобретение RU2523270]. Этот способ предназначен для перевода скважин, в том числе обводненных, на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам без глушения скважины. Техническим результатом известного способа является снижение трудоемкости работ и снижение стоимости работ по переводу скважин, в том числе обводненных, на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам, а также снижение временных затрат, связанных с длительным вводом скважины в эксплуатацию, за счет исключения: глушения скважины при ее переводе на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам, демонтажа нижней части фонтанной арматуры, извлечения из скважины основной лифтовой колонны и подземного оборудования, расположенного между основной лифтовой колонной и обсадной колонной. Известный способ реализовывался следующим образом: спуск в скважину (например, газовую или газоконденсатную) и подвеска центральной лифтовой колонны, установка верхней части фонтанной арматуры, переоборудование устьевой обвязки путем установки в ее составе управляющего комплекса контроля и управления работой скважины, проведение газодинамических исследований, пуск скважины в шлейф по двум лифтовым колоннам (основной и центральной) через управляющий комплекс контроля и управления работой скважины, для спуска центральной лифтовой колонны в основную лифтовую колонну скважины на ее начало и конец герметично устанавливают, соответственно, верхний и нижний наконечники, к верхнему и нижнему наконечникам герметично присоединяют, соответственно, пробку и управляемый клапан, находящийся в закрытом состоянии, затем центральную лифтовую колонну монтируют в спускоподъемное устройство, после этого перекрывают коренную задвижку, входящую в состав нижней части фонтанной арматуры, на коренную задвижку устанавливают радиальный трубодержатель центральной лифтовой колонны (с радиальными крепежными элементами), на который устанавливают надкоренную задвижку, к ней присоединяют превентор, на превентор устанавливают двухкамерный герметизатор, затем к верхнему торцу герметизатора присоединяют инжектор, затем в непосредственной близости от скважины устанавливают спускоподъемное устройство, после чего пропускают центральную лифтовую колонну концом через инжектор, с помощью которого в дальнейшем осуществляют перемещение центральной лифтовой колонны, затем центральную лифтовую колонну пропускают через двухкамерный герметизатор, после чего подают давление в его закрывающие гидравлические полости, тем самым сжимают уплотнительные манжеты верхней и нижней камеры двухкамерного герметизатора и герметизируют центральную лифтовую колонну, затем ее опускают до уровня коренной задвижки, открывают коренную задвижку, производят спуск центральной лифтовой колонны до положения, когда верхний наконечник с пробкой окажется на уровне верхнего торца инжектора, присоединяют к пробке технологическую штангу, подают давление в открывающую гидравлическую полость верхней камеры двухкамерного герметизатора, в результате чего разжимают уплотнительную манжету верхней камеры двухкамерного герметизатора, после чего опускают центральную лифтовую колонну до того положения, когда пробка окажется ниже уплотнительной манжеты верхней камеры двухкамерного герметизатора, после этого подают давление в закрывающую гидравлическую полость верхней камеры двухкамерного герметизатора, тем самым герметизируют технологическую штангу, затем подают давление в открывающую гидравлическую полость нижней камеры двухкамерного герметизатора, в результате чего разжимают уплотнительную манжету нижней камеры двухкамерного герметизатора, после чего центральную лифтовую колонну опускают до положения, когда пробка окажется ниже уплотнительной манжеты нижней камеры двухкамерного герметизатора, после этого подают давление в закрывающую гидравлическую полость нижней камеры двухкамерного герметизатора, тем самым герметизируют технологическую штангу, затем пропускают центральную лифтовую колонну через превентор и надкоренную задвижку до совпадения посадочной поверхности верхнего наконечника и посадочной поверхности радиального трубодержателя центральной лифтовой колонны, фиксируют верхний наконечник центральной лифтовой колонны в радиальном трубодержателе центральной лифтовой колонны с помощью радиальных крепежных элементов, затем извлекают из верхнего наконечника пробку при помощи технологической штанги, поднимают пробку с технологической штангой выше уровня надкоренной задвижки, закрывают надкоренную задвижку, подают давление в открывающие гидравлические полости двухкамерного герметизатора, в результате чего разжимают уплотнительные манжеты верхней и нижней камеры двухкамерного герметизатора, после этого извлекают наружу технологическую штангу с пробкой, демонтируют противовыбросное оборудование (превентор, двухкамерный герметизатор), демонтируют комплект спускоподъемного оборудования (инжектор и спускоподъемное устройство), после чего на надкоренную задвижку монтируют верхнюю часть фонтанной арматуры, открывают надкоренную задвижку, оказывают внешнее воздействие на управляемый клапан, переводя его в открытое состояние, в результате чего соединяют объемы основной и центральной лифтовых колонн.
Недостатком данного способа является пониженная безопасность при переводе скважины на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам, отсутствие возможности получения сигналов о состоянии скважины, повышенная трудоемкость выполнения работ по извлечению пробки, ограниченные возможности эксплуатации, в связи с отсутствием возможности проведения геофизических исследований и подъема центральной лифтовой колонны.
Технической задачей предлагаемого способа является повышение безопасности при переводе скважины на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам, обеспечение возможности получения сигналов о состоянии скважины, снижение трудоемкости работ по извлечению пробки, расширение возможностей эксплуатации скважин, оснащенных лифтовой колонной, в связи с обеспечением возможности изготовления центральной лифтовой колонны непосредственно вблизи скважины, проведения геофизических исследований и подъема центральной лифтовой колонны. Кроме того предлагаемый способ обеспечивает эксплуатацию скважины только по основной лифтовой колонне, или только по центральной лифтовой колонне, или по обеим лифтовым колоннам.
Технический результат достигается за счет того, что осуществляется способ перевода газовых и газоконденсатных скважин, в том числе обводненных, на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам, включающий спуск в скважину, оснащенную основной лифтовой колонной и нижней частью фонтанной арматуры, и подвеску центральной лифтовой колонны, установку верхней части фонтанной арматуры, (при необходимости - переоборудование устьевой обвязки путем установки в ее составе управляющего комплекса контроля и управления работой скважины), проведение газодинамических исследований, пуск скважины в шлейф, в том числе через управляющий комплекс контроля и управления работой скважины. До спуска центральной лифтовой колонны на ее начало устанавливают верхний наконечник, к которому присоединяют пробку, а на конец устанавливают нижний наконечник, к которому присоединяют закрытый управляемый клапан. После этого перекрывают нижнюю коренную задвижку, демонтируют часть фонтанной арматуры, расположенную выше крестовины для отвода газа из затрубного пространства, на которую затем устанавливают трубодержатель, верхнюю коренную задвижку, на которую устанавливают надкоренную задвижку, причем верхнюю коренную задвижку открывают и закрывают при спуске центральной лифтовой колонны совместно с надкоренной задвижкой. На надкоренную задвижку устанавливают превентор с устанавливающимся на нем герметизатором, затем к верхнему торцу герметизатора присоединяют инжектор, а в непосредственной близости от скважины устанавливают спускоподъемное устройство. Затем центральную лифтовую колонну монтируют в спускоподъемное устройство, пропускают нижним концом через инжектор и герметизатор, после чего герметизируют центральную лифтовую колонну. Затем открывают надкоренную и верхнюю коренную задвижки, центральную лифтовую колонну опускают до уровня нижней коренной задвижки, открывают нижнюю коренную задвижку, производят спуск центральной лифтовой колонны до положения, когда верхний наконечник с пробкой окажется на уровне верхнего торца инжектора, присоединяют к пробке технологическую штангу, разжимают уплотнительную манжету верхней камеры герметизатора, после чего опускают центральную лифтовую колонну до того положения, когда пробка окажется ниже уплотнительной манжеты верхней камеры герметизатора, после этого сжимают уплотнительную манжету верхней камеры герметизатора, затем разжимают уплотнительную манжету нижней камеры герметизатора, после чего центральную лифтовую колонну опускают до положения, когда пробка окажется ниже уплотнительной манжеты нижней камеры герметизатора, после этого сжимают уплотнительную манжету нижней камеры герметизатора, затем спускают центральную лифтовую колонну до совпадения посадочных поверхностей верхнего наконечника и трубодержателя, фиксируют верхний наконечник в трубодержателе. После этого открывают задвижки крестовины для отвода газа из затрубного пространства и проверяют манометром герметизатора избыточное давление в полости выше трубодержателя. Затем могут демонтировать спускоподъемное устройство, инжектор, герметизатор, превентор, а на надкоренную задвижку монтируют верхнюю часть фонтанной арматуры, включая крестовину для отвода газа из трубного пространства, на которую устанавливают коренную задвижку устьевого сальника. При этом эксплуатация скважины может осуществляться только по затрубному пространству.
Кроме того после проверки избыточного давления в полости выше трубодержателя выкручивают технологическую штангу из пробки верхнего наконечника, снимают герметизацию технологической штанги и извлекают ее наружу, после демонтажа превентора выкручивают пробку из верхнего наконечника, после монтажа верхней части фонтанной арматуры открывают надкоренную и верхнюю коренную задвижки, открывают управляемый клапан, в результате чего соединяют объемы основной и центральной лифтовых колонн, а после открытия управляемого клапана контролируют давление на крестовине для отвода газа из трубного пространства. При этом эксплуатация скважины может осуществляться по затрубному и трубному пространству.
Альтернативным вариантом выкручивания пробки является следующий: после фиксации верхнего наконечника центральной лифтовой колонны в трубодержателе, извлекают из верхнего наконечника пробку при помощи технологической штанги, поднимают пробку с технологической штангой выше уровня надкоренной задвижки, закрывают надкоренную и верхнюю коренную задвижки, снимают герметизацию технологической штанги и извлекают ее с пробкой наружу, после монтажа верхней части фонтанной арматуры открывают надкоренную и верхнюю коренную задвижки, открывают управляемый клапан, в результате чего соединяют объемы основной и центральной лифтовых колонн, а после открытия управляемого клапана контролируют давление на крестовине для отвода газа из трубного пространства. При этом эксплуатация скважины может осуществляться по затрубному и трубному пространству.
В случае спуска центральной лифтовой колонны, содержащей изоляционную трубку с проводниками, требуется ряд операций по выводу такой трубки за пределы фонтанной арматуры и ее безопасной эксплуатации. Для этого после извлечения пробки из верхнего наконечника изоляционную трубку выводят через гермоввод трубодержателя и вводят в защитную трубку, а затем в устройство контроля герметизации через его гермоввод, после чего соединяют защитную трубку с гермовводами трубодержателя и устройства контроля герметизации, а после открытия управляемого клапана контролируют давление в устройстве контроля герметизации.
В случае спуска центральной лифтовой колонны, содержащей изоляционную трубку с проводниками и отсутствии возможности расположения гермоввода в теле трубодержателя, на него устанавливается вставка, содержащая гермоввод. Соответственно между трубодержателем и верхней коренной задвижкой устанавливают вставку с гермовводом, после извлечения пробки из верхнего наконечника изоляционную трубку выводят через гермоввод вставки и вводят в защитную трубку, а затем в устройство контроля герметизации через его гермоввод, после чего соединяют защитную трубку с гермовводами вставки и устройства контроля герметизации, а после открытия управляемого клапана контролируют давление в устройстве контроля герметизации.
Стоит отметить, что свободные концы изоляционной трубки и проводников имеют небольшую длину, поэтому их наращивают до необходимой длины после вывода через гермоввод трубодержателя или вставки. Необходимая длина определяется исходя из требований обеспечения безопасности и удобства эксплуатации устройства контроля герметизации.
До спуска в основную лифтовую колонну центральная лифтовая колонна может быть намотана на барабан и по мере спуска она с этого барабана разматывается. Кроме того могут быть альтернативные варианты: центральная лифтовая колонна может изготавливаться непосредственно вблизи скважины и по мере изготовления спускаться в скважину.
В случае установки в скважину центральной лифтовой колонны без изоляционной трубки, извлечение такой колонны осуществляется следующим образом. На коренную задвижку устьевого сальника устанавливают устьевой сальник, закрывают надкоренную задвижку, открывают верхнюю коренную задвижку и коренную задвижку устьевого сальника, через который в центральную лифтовую колонну вводят пакер до надкоренной задвижки на геофизическом кабеле, открывают надкоренную задвижку, вводят пакер до верхнего торца нижнего наконечника и пакеруют центральную лифтовую колонну. После этого проверяют герметичность установки пакера при помощи манометра, установленного на крестовине для отвода газа из трубного пространства. Затем демонтируют устьевой сальник, коренную задвижку устьевого сальника, крестовину для отвода газа из трубного пространства, надкоренную задвижку, верхнюю коренную задвижку, после чего устанавливают и фиксируют пробку в верхний наконечник центральной лифтовой колонны. Далее последовательно устанавливают верхнюю коренную и надкоренную задвижки, превентор, герметизатор, инжектор, а рядом со скважиной располагают спускоподъемное устройство, присоединяют к пробке технологическую штангу, после этого герметизируют технологическую штангу, расфиксируют верхний наконечник в трубодержателе, поднимают технологическую штангу с центральной лифтовой колонной до уровня нижнего торца герметизатора, разжимают уплотнительные манжеты нижней камеры герметизатора, поднимают технологическую штангу с центральной лифтовой колонной до уровня верхней камеры герметизатора, после чего сжимают уплотнительные манжеты нижней камеры герметизатора, герметизируют центральную лифтовую колонну, затем разжимают уплотнительные манжеты верхней камеры герметизатора, поднимают технологическую штангу с центральной лифтовой колонной до уровня верхнего торца герметизатора, после чего сжимают уплотнительные манжеты верхней камеры герметизатора, герметизируют центральную лифтовую колонну, затем поднимают центральную лифтовую колонну выше уровня инжектора и выкручивают технологическую штангу из верхнего наконечника. Затем извлекают центральную лифтовую колонну из скважины с намоткой на барабан до уровня, когда нижний наконечник окажется выше верхней коренной задвижки, закрывают верхнюю коренную задвижку, снимают герметизацию центральной лифтовой колонны и полностью извлекают ее с намоткой на барабан. После чего закрывают надкоренную задвижку и осуществляют демонтаж инжектора, герметизатора, превентора.
Следует понимать, что расположение спускоподъемного устройства вблизи скважины может происходить в любой момент времени до начала расфиксации верхнего наконечника в трубодержателе и определяется только удобством и безопасностью проведения прочих работ.
В случае установки в скважину центральной лифтовой колонны, содержащей изоляционную трубку, извлечение такой колонны осуществляется образом аналогичным вышеуказанному, с тем отличием, что при проверке герметичности установки пакера проверяют давление в устройстве контроля герметизации, кроме того после установки и фиксации пробки отсоединяют защитную трубку от гермовводов, активизируют заглушку, тем самым герметизируя изоляционную трубку, после чего выводят изоляционную трубку из гермовводов и защитной трубки.
В случае установки в скважину центральной лифтовой колонны, содержащей изоляционную трубку и использованием вставки, извлечение такой колонны осуществляется образом аналогичным вышеуказанному, с тем отличием, что после демонтажа верхней коренной задвижки демонтируют вставку.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для реализации способа перевода скважин, в том числе обводненных, на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам [патент на изобретение RU2523270], которое предназначено для перевода скважин, в том числе обводненных, на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам без глушения скважины, и которое характеризуется тем, что имеется спускоподъемное устройство и инжектор, в качестве центральной лифтовой колонны использована гибкая полимерная, в том числе армированная труба, имеется двухкамерный герметизатор, состоящий из верхней камеры с двумя гидравлическими полостями (открывающей и закрывающей) и нижней камеры с двумя гидравлическими полостями (открывающей и закрывающей), имеется превентор, на начало и конец центральной лифтовой колонны герметично установлены, соответственно, верхний и нижний наконечники, к нижнему наконечнику жестко и герметично присоединен управляемый клапан, установленный между объемами основной и центральной лифтовых колонн, имеется пробка, в пробке и в верхнем наконечнике выполнены узлы жесткого разъемного аксиального взаимного сопряжения, имеется технологическая штанга, в технологической штанге и в пробке выполнены узлы жесткого разъемного аксиального взаимного сопряжения, имеется радиальный трубодержатель центральной лифтовой колонны (с радиальными крепежными элементами).
Недостатками известного устройства являются пониженная безопасность его эксплуатации, пониженная производительность при добыче газа и газоконденсата, отсутствие безопасной возможности передачи сигналов по оптоволоконному кабелю, отсутствие возможности применения различных вариантов труб для центральной лифтовой колонны.
Технической задачей предлагаемого устройства является повышение безопасности его эксплуатации, повышение производительности при добыче газа и газоконденсата, упрощение конструкции и повышение надежности клапана, обеспечение безопасной возможности передачи сигналов по оптоволоконному кабелю, обеспечение возможности применения различных вариантов труб для центральной лифтовой колонны.
Технический результат заявляемого устройства для осуществления способа перевода газовых и газоконденсатных скважин, в том числе обводненных, на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам и способа эксплуатации таких скважин достигается тем, что имеется устройство, содержащее основную лифтовую колонну, расположенную в ней центральную лифтовую колонну, в качестве которой использована гибкая труба, соединенную с основной лифтовой колонной нижнюю часть фонтанной арматуры с нижней коренной задвижкой, соединенную с ней верхнюю часть фонтанной арматуры с надкоренной задвижкой, устьевую обвязку, соединенную с верхней и нижней частью фонтанной арматуры, спускоподъемное устройство, расположенное вблизи скважины, последовательно соединенные инжектор, герметизатор, превентор. Герметизатор состоит, по крайней мере, из верхней камеры с открывающей и закрывающей гидравлическими полостями, и нижней камеры с открывающей и закрывающей гидравлическими полостями. На начало центральной лифтовой колонны установлен верхний наконечник, к которому присоединена пробка, а на конец установлен нижний наконечник, к которому присоединен закрытый управляемый клапан, имеется технологическая штанга, соединяемая с пробкой, имеется трубодержатель с радиальными крепежными элементами, расположенный между нижней коренной и надкоренной задвижками, при этом между трубодержателем и надкоренной задвижкой установлена верхняя коренная задвижка, верхняя часть фонтанной арматуры содержит коренную задвижку устьевого сальника, а в нижней части герметизатора установлен манометр. При этом на коренной задвижке устьевого сальника может быть установлен устьевой сальник.
Также центральная лифтовая колонна может быть снабжена изоляционной трубкой, содержащей проводники для передачи информации о состоянии скважины на поверхность, а верхний наконечник имеет вывод для изоляционной трубки. Кроме того трубодержатель может содержать гермоввод, к которому одним концом присоединена, оснащенная заглушкой, защитная трубка. При отсутствии возможности расположения гермоввода в теле трубодержателя, между ним и верхней коренной задвижкой устанавливается вставка с гермовводом, к которому одним концом присоединена, оснащенная заглушкой, защитная трубка. Также имеется устройство контроля герметизации, оснащенное манометром и гермовводом, при помощи которого к нему подключен другой конец защитной трубки. Устройство имеет заглушку на защитной трубке для безопасного извлечения центральной лифтовой колонны, содержащей изоляционную трубку с проводниками. Заглушка устанавливается на защитную трубку таким образом, чтобы при необходимости иметь возможность герметизировать внутреннее пространство защитной и изоляционной трубок. Для увеличения проходного сечения и, соответственно, увеличения производительности добычи, а также надежности работы, клапан выполнен поршневым одноходовым. Сама же гибкая труба, являющаяся центральной лифтовой колонной, может быть выполнена металлической, полимерной или полимерной армированной. При этом проводники могут быть выполнены металлическими или оптоволоконными.
Трубодержатель является радиальным трубодержателем центральной лифтовой колонны.
На фиг. 1 изображена структурная схема реконструируемой газовой или газоконденсатной скважины. На фиг. 2 структурная схема газовой или газоконденсатной скважины, после ее перевода на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам. На фиг. 3 изображена схема спуска центральной лифтовой колонны в скважину. На фиг. 4 изображен укрупненный вид верхнего наконечника, пробки и технологической штанги, отсоединенной от пробки. На фиг. 5 изображен укрупненный вид радиального трубодержателя центральной лифтовой колонны, не содержащей изоляционную трубку и проводники. На фиг. 6 изображен укрупненный вид нижнего наконечника с управляемым клапаном. На фиг. 7 изображен укрупненный вид герметизатора. На фиг. 8 изображен укрупненный вид радиального трубодержателя, вставки и центральной лифтовой колонны содержащей изоляционную трубку и проводники. На фиг. 9 изображен укрупненный вид радиального трубодержателя и центральной лифтовой колонны содержащей изоляционную трубку и проводники.
Способ эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин с центральной лифтовой колонной осуществляется следующим образом. На реконструируемой газовой скважине 1, состоящей из: обсадной колонны 2, основной лифтовой колонны 3, нижней части фонтанной арматуры 4 и устьевой обвязки 5, проверяют состояние нижней части фонтанной арматуры 4. При ее исправности спуск центральной лифтовой колонны 6 в основную лифтовую колонну 3 производится следующим образом. С одной стороны на центральную лифтовую колонну 6 герметично устанавливают (например, опрессовывают) верхний наконечник 7, а с другой стороны нижний наконечник 8. К верхнему наконечнику 7 герметично присоединяют (например, прикручивают) пробку 9, а к нижнему наконечнику 8 герметично присоединяют (например, прикручивают) управляемый клапан 10, тем самым пробка 9 и управляемый клапан 10 заглушают центральную лифтовую колонну 6 с двух сторон. Затем центральную лифтовую колонну 6, заглушенную с двух сторон монтируют в спускоподъемное устройство 11 (например, наматывают на барабан), после этого перекрывают нижнюю коренную задвижку 12, входящую в состав нижней недемонтированной части фонтанной арматуры 4, на нижнюю коренную задвижку 12 устанавливают трубодержатель (с радиальными крепежными элементами) 13, на который монтируют верхнюю коренную задвижку 14 и надкоренную задвижку 15. На надкоренную задвижку 15 устанавливают превентор 16, на который монтируют герметизатор 17, который может быть выполнен двухкамерным и состоять из верхней камеры 18 с двумя гидравлическими полостями (открывающей 19 и закрывающей 20) и нижней камеры 21 с двумя гидравлическими полостями (открывающей 22 и закрывающей 23). Следует понимать, что исполнение герметизатора 17 может иметь и большее количество камер, что усложнит процесс спуска, увеличит габарит герметизатора, но повысит безопасность проводимых работ. Затем к верхнему торцу герметизатора 17 присоединяют инжектор 24 и устанавливают в непосредственной близости от скважины спускоподъемное устройство 11, со смонтированной в нем центральной лифтовой колонной 6. После этого заводят центральную лифтовую колонну 6 в инжектор 24, с помощью которого в дальнейшем осуществляют перемещение центральной лифтовой колонны 6, и в герметизатор 17 и подают давление в его закрывающие гидравлические полости 20, 23, тем самым сжимая уплотнительную манжету 25 верхней камеры 18 и уплотнительную манжету 26 нижней камеры 21 герметизатора 17 и герметизируя центральную лифтовую колонну 6. Затем опускают центральную лифтовую колонну 6 до уровня нижней коренной задвижки 12, открывают нижнюю коренную задвижку 12, производят спуск центральной лифтовой колонны 6 в основную лифтовую колонну 3 скважины 1 до того положения, когда верхний наконечник 7 с пробкой 9 окажется на уровне верхнего торца инжектора 24. После этого присоединяют (например, прикручивают) к пробке 9 технологическую штангу 27, подают давление в открывающую гидравлическую полость 19 верхней камеры 18 герметизатора 17, в результате чего разжимают уплотнительную манжету 25 верхней камеры 18 герметизатора 17, опускают центральную лифтовую колонну 6 с верхним наконечником 7, пробкой 9 и технологической штангой 27 до того положения, когда пробка 9 окажется ниже уплотнительной манжеты 25 верхней камеры 18 герметизатора 17. Затем подают давление в закрывающую гидравлическую полость 20 верхней камеры 18 герметизатора 17, тем самым герметизируя технологическую штангу 27, затем подают давление в открывающую гидравлическую полость 22 нижней камеры 21 герметизатора 17, в результате чего разжимают уплотнительную манжету 26 нижней камеры 21 герметизатора 17, после чего центральную лифтовую колонну 6 с верхним наконечником 7, пробкой 9 и технологической штангой 27 опускают до положения, когда пробка 9 окажется ниже уплотнительной манжеты 26 нижней камеры 21 герметизатора 17, после этого подают давление в закрывающую гидравлическую полость 23 нижней камеры 21 герметизатора 17, тем самым герметизируя технологическую штангу 27. Ступенчатое пропускание верхнего наконечника 7 с пробкой 9 и технологической штангой 27 через герметизатор 17 связано с утолщением верхнего наконечника 7 в месте присоединения пробки 9. Затем опускают центральную лифтовую колонну 6 через превентор 16, верхнюю коренную задвижку 14 и надкоренную задвижку 15 до совпадения посадочной поверхности (например, конической) 28 верхнего наконечника 7 и посадочной поверхности 29 (например, конической) трубодержателя 13. После этого фиксируют верхний наконечник 7 центральной лифтовой колонны 6 в трубодержателе 13 с помощью радиальных крепежных элементов (например, при помощи установки штырей-ловителей 30 в радиальные углубления 31, выполненные на верхнем наконечнике 7). После этого открывают задвижки крестовины для отвода газа из затрубного пространства 32, входящей в состав нижней части фонтанной арматуры 4, и проверяют манометром 33 герметизатора 17 избыточное давление в полости выше трубодержателя 13. Затем демонтируют противовыбросное оборудование 34 (превентор 16, герметизатор 17) и спускоподъемное оборудование 35 (инжектор 24 и спускоподъемное устройство 11). Затем на надкоренную задвижку 15 монтируют верхнюю часть фонтанной арматуры 36 (крестовину для отвода газа из трубного пространства 37 и коренную задвижку устьевого сальника 38). При необходимости присоединяют к существующей устьевой обвязке 5 скважины 1 управляющий комплекс контроля и управления работой скважины 39, при помощи трубопроводов 40, 41, 42. После этого открывают надкоренную задвижку 15 и верхнюю коренную задвижку 14 и оказывают внешнее воздействие на управляемый клапан 10, присоединенный к нижнему наконечнику 8 (например, подают давление на торец поршня 43), в результате чего срезают установочные винты 44, поршень 43 падает в скважину, в результате чего соединяют объемы основной 3 и центральной 6 лифтовых колонн. Затем проводят газодинамические исследования скважины 1. После этого производят пуск скважины 1 в шлейф по двум лифтовым колоннам, основной 3 и центральной 6.
Кроме того после проверки избыточного давления в полости выше трубодержателя 13 манометром 33, выкручивают технологическую штангу 27 из пробки 9 верхнего наконечника 7, выводят технологическую штангу 27 из установленного оборудования, разжимают уплотнительные манжеты всех камер герметизатора 17, после этого извлекают наружу технологическую штангу 27, демонтируют инжектор 24, герметизатор 17, превентор 16, выкручивают пробку 9 из верхнего наконечника 7, а после открытия управляемого клапана 10 контролируют давление на крестовине для отвода газа из трубного пространства 37.
Альтернативным вариантом выкручивания пробки 9 является следующий: после фиксации верхнего наконечника 7 в трубодержателе 13, извлекают из верхнего наконечника 7 пробку 9 при помощи технологической штанги 27 и поднимают пробку 9 с технологической штангой 27 выше уровня надкоренной задвижки 15. Затем закрывают надкоренную задвижку 15, подают давление в открывающие гидравлические полости 19, 22 герметизатора 17, в результате чего разжимают уплотнительные манжеты 25 и 26 герметизатора 17. После этого окончательно извлекают наружу технологическую штангу 27 с пробкой 9, демонтируют инжектор 24, герметизатор 17, превентор 16, а после открытия управляемого клапана 10 контролируют давление на крестовине для отвода газа из трубного пространства 37.
В случае эксплуатации центральной лифтовой колонны 6, содержащей изоляционную трубку 45 с проводниками 46 (например, оптоволоконными или металлическими), требуется ряд операций по выводу такой трубки за пределы фонтанной арматуры и ее безопасной эксплуатации. Для этого изоляционную трубку 45 выводят из верхнего 7 и нижнего 8 наконечников при их установке. После фиксации верхнего наконечника 7 в трубодержателе 13 изоляционную трубку 45 выводят через гермоввод 47 трубодержателя 13. Затем изоляционную трубку 45 вводят в защитную трубку 48, а затем в устройство контроля герметизации 49 через его гермоввод 50, после чего соединяют защитную трубку 48 с гермовводами 47 и 50, а после открытия управляемого клапана 10 контролируют давление в устройстве контроля герметизации 49 при помощи его манометра 51.
В случае эксплуатации центральной лифтовой колонны 6, содержащей изоляционную трубку 45 и отсутствии возможности расположения гермоввода 47 в теле трубодержателя 13, на него устанавливается вставка 52, содержащая гермоввод 53. Соответственно до установки верхней коренной задвижки 14 на трубодержатель 13 устанавливают вставку 52, изоляционную трубку 45 выводят через гермоввод 53, на вставку 52 устанавливают верхнюю коренную задвижку 14, надкоренную задвижку 15, крестовину для отвода газа из трубного пространства 37 и коренную задвижку устьевого сальника 38, изоляционную трубку 45 вводят в защитную трубку 48, а затем в устройство контроля герметизации 49 через его гермоввод 50, после чего соединяют защитную трубку 48 с гермовводами 53 и 50 вставки 52 и устройства контроля герметизации 49, а после открытия управляемого клапана 10 контролируют давление в устройстве контроля герметизации 49 при помощи его манометра 51.
Так как свободный конец изоляционной трубки 45 и расположенных в ней проводников 46 имеет небольшую длину, поэтому их наращивают до необходимой длины после вывода через гермоввод 47 или 53.
Для реализации способа эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин с центральной лифтовой колонной и достижения технического результата предлагается устройство, содержащее основную лифтовую колонну 3, центральную лифтовую колонну 6, нижнюю часть фонтанной арматуры 4, с нижней коренной задвижкой 12, верхнюю часть фонтанной арматуры 36, с надкоренной задвижкой 15, а также устьевую обвязку 5, при необходимости - с управляющим комплексом контроля и управления работой скважины 39. Кроме того имеется спускоподъемное устройство 11 и инжектор 24, в качестве центральной лифтовой колонны 6 использована гибкая труба (например металлическая, полимерная, или полимерная армированная), имеется герметизатор 17, состоящий из верхней камеры 18 с двумя гидравлическими полостями (открывающей 19 и закрывающей 20) и нижней камеры 21 с двумя гидравлическими полостями (открывающей 22 и закрывающей 23), имеется превентор 16, на начало и конец центральной лифтовой колонны 6 герметично установлены, соответственно, верхний 7 и нижний 8 наконечники, к нижнему наконечнику 8 жестко и герметично присоединен управляемый клапан 10, установленный между объемами основной 3 и центральной лифтовых колонн 6, в верхнем наконечнике 7 имеется пробка 9, в пробке 9 и верхнем наконечнике 7 выполнены узлы жесткого разъемного аксиального взаимного сопряжения 54, 55, имеется технологическая штанга 27, в технологической штанге 27 и пробке 9 выполнены узлы жесткого разъемного аксиального взаимного сопряжения 56, 57, имеется трубодержатель 13.
Более детальное описание примера конкретного исполнения устройства приведено ниже. Устройство состоит из части оборудования, входящего в состав реконструируемой скважины 1 (обсадной колонны 2, концентрично установленной в нее основной лифтовой колонны 3, аксиально установленной на обсадную 2 и основную лифтовую колонну 3 нижней части фонтанной арматуры 4, устьевой обвязки 5), вновь вводимого оборудования (верхней часть фонтанной арматуры 36, трубодержателя 13, верхнего 7 и нижнего 8 наконечников, управляемого клапана 10, управляющего комплекса контроля и управления работой скважины 39, трубопроводов 40, 41, 42, прикрепленных к боковым отводам 58, 59, соответственно, верхней 36 и нижней 4 частей фонтанной арматуры и к запорной арматуре 60), а также оборудования, при помощи которого производится герметичный спуск центральной лифтовой колонны (комплекта спускоподъемного оборудования 35 (спускоподъемного устройства 11, инжектора 24); комплекта противовыбросного оборудования 34 (герметизатора 17, превентора 16), пробки 9, технологической штанги 27). Верхний наконечник 7 состоит из: концентрично расположенных цилиндрического корпуса 61, штуцера 62 и уплотнительных элементов (например, уплотнительных колец) 63, установленных в радиальных канавках на наружной поверхности штуцера 62. На наружной поверхности корпуса 61 выполнены радиальные углубления 31 (например, конические), имеющие возможность сопряжения со штырями-ловителями (например, с конической присоединительной частью) 30, установленными в корпусе трубодержателя 13, и посадочная поверхность (например, коническая) 28, имеющая возможность сопряжения с посадочной поверхностью (например, конической) 29 трубодержателя 13. На наружной поверхности штуцера 62 сформирован узел жесткого разъемного аксиального сопряжения (например, выполненный в виде внутренней резьбовой поверхности) 55. Между корпусом 61 и штуцером 62 жестко закреплена (например, опрессована) центральная лифтовая колонна 6. Цилиндрическая пробка 9 имеет с одного конца узел жесткого разъемного аксиального сопряжения (например, левую резьбу) 57 и узел жесткого разъемного аксиального сопряжения (например, выполненный в виде наружной резьбовой поверхности) 54 с другого конца, к которому присоединен (например, прикручен) узел жесткого разъемного аксиального сопряжения 55 верхнего наконечника 7. Технологическая штанга 27 состоит из: концентрично расположенных вала 64 с цилиндрической наружной поверхностью и корпуса 65 с внутренней цилиндрической поверхностью, с двух сторон которого сформированы центральные резьбовые отверстия, верхнего хвостовика 66 аксиально присоединенного к валу 64 с одной стороны (например, при помощи штифта 67), нижнего хвостовика 68 аксиально присоединенного к валу 64 с другой стороны (например, при помощи штифта 67), подшипниковых опор 69, радиально установленных (например, запрессованных) на хвостовики 66, 68, верхней торцевой крышки 70 со сквозным центральным отверстием и радиальными канавками на наружной поверхности, вкрученной в центральное резьбовое отверстие корпуса 65 со стороны верхнего хвостовика 66, нижней торцевой крышки 71 со сквозным центральным отверстием и радиальными канавками на наружной поверхности, вкрученной в центральное резьбовое отверстие корпуса 65 со стороны нижнего хвостовика 68, уплотнительных элементов (например, уплотнительных колец) 72, установленных в радиальных канавках на наружной поверхности торцевых крышек 70, 71. На нижнем хвостовике 68 сформирован узел жесткого разъемного аксиального сопряжения (например, левая резьба) 56, на верхнем хвостовике 66 сформирована присоединительная поверхность в виде квадрата. Нижний наконечник 8 состоит из: концентрично расположенных корпуса 73 и штуцера 74, на наружной поверхности которого сформированы радиальные канавки и аксиально расположенная присоединительная часть (например, выполненная в виде резьбы) 75, и уплотнительных элементов (например, уплотнительных колец) 76, установленных в радиальных канавках на наружной поверхности штуцера 74. Между корпусом 73 и штуцером 74 жестко закреплена (например, опрессована) центральная лифтовая колонна 6. Управляемый клапан 10 состоит из: неподвижного корпуса 77, к которому аксиально жестко присоединен поршень 43, например, установочными винтами 44, и уплотнительных элементов 78 (например, уплотнительных колец), установленных в радиальные канавки, сформированные на наружной поверхности поршня 43, фиксирующих элементов (например, штифтов) 79, установленных в радиальные отверстия корпуса 77. К присоединительной поверхности (например, резьбовому отверстию) 80 корпуса 77 прикреплена (например, прикручена) присоединительная поверхность нижнего наконечника 8 (например, выполненная в виде наружной резьбы). Трубодержатель 13, установленный между нижней коренной задвижкой 12 и верхней коренной задвижкой 14, состоит из: цилиндрического корпуса 81 со сквозным ступенчатым центральным отверстием, с посадочной поверхностью 29 (например, конической) и с радиально расположенными отверстиями, аксиально установленной на корпусе 81 цилиндрической головки 82 со сквозным центральным отверстием, установленного между корпусом 81 и головкой 82 центрирующего элемента (например, кольца) 83, крепежных элементов 84, соединяющих между собой корпус 81 и головку 82, штырей-ловителей (например, с конической присоединительной частью) 30, расположенных в радиальных отверстиях корпуса 81.
При наличии в центральной лифтовой колонне 6 изоляционной трубки 45 с проводниками 46, в головке 82 трубодержателя 13 может иметься гермоввод 47, к которому присоединяется защитная трубка 48, соединенная другой своей стороной с гермовводом 50 устройства контроля герметизации 49, оснащенного манометром 51. Альтернативным видом устройства является наличие вставки 52 с гермовводом 53, к которому присоединяется защитная трубка 48. За пределами трубодержателя 13 или вставки 52 на изоляционной трубке 45 устанавливается заглушка 85. Стоит отметить, что заглушка 85 может быть установлена поверх защитной трубки 48.
Приведем пример расчета давления, необходимого для срыва поршня 43. Для определения давления, требуемого для разрушения установочных винтов 44 и срыва поршня 43, необходимо провести расчеты на срез и смятие. Условие разрушения установочного винта 44 при расчете на срез имеет вид:
где Q - поперечная сила, действующая на установочные винты 44
р - давление, прикладываемое к поршню 43;
пор
F - площадь поверхности поршня 43, на которую действует давление;
i - число установочных винтов 44;
cp
F - площадь поперечного сечения установочного винта 44;
ср
T
[τ]=(0,25…0,35)σ - допускаемое напряжение при расчете на срез.
Таким образом, формула для определения минимального давления, необходимого для среза установочных винтов 44 и срыва поршня 43 имеет вид:
Аналогичным образом может быть выведена формула для определения минимального давления, необходимого для смятия установочных винтов 44 и срыва поршня 43, имеющая следующий вид:
см
где F - площадь, по которой происходит смятие установочных винтов 44.
Примем следующие входные параметры: диаметр поверхности поршня 43, на которую воздействует давление - 48 мм; количество установочных винтов 44 - 2 шт.; диаметр установочного винта 44 в месте среза - 3 мм, материал установочных винтов 44 - сталь 12Х18Н10Т, минимальные давления, необходимые для среза и смятия установочных винтов 44, имеют следующие значения:
Таким образом, для срыва поршня 43 необходимо во внутренний канал центральной лифтовой колонны 6 подать давление не менее 8,6 атм.
При необходимости извлечения центральной лифтовой колонны 6 из скважины, осуществляют способ эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин с центральной лифтовой колонной, заключающийся в том, что на коренную задвижку устьевого сальника 38 устанавливают устьевой сальник, закрывают надкоренную задвижку 15, открывают верхнюю коренную задвижку 14 и коренную задвижку устьевого сальника 38, через устьевой сальник в центральную лифтовую колонну 6 вводят пакер до надкоренной задвижки 15, открывают надкоренную задвижку 15, вводят пакер до верхнего торца нижнего наконечника 8 и пакеруют центральную лифтовую колонну 6, после чего проверяют герметичность установки пакера при помощи манометра, установленного на крестовине для отвода газа из трубного пространства 37, после чего демонтируют устьевой сальник, коренную задвижку устьевого сальника 38, крестовину для отвода газа из трубного пространства 37, надкоренную задвижку 15, верхнюю коренную задвижку 14, после чего при необходимости очищают узел жесткого разъемного аксиального сопряжения 55 (внутреннюю резьбу) верхнего наконечника 7, после чего устанавливают и фиксируют пробку 9 в верхний наконечник 7 центральной лифтовой колонны 6, затем на трубодержатель 13 устанавливают верхнюю коренную задвижку 14, превентор 16, герметизатор 17, инжектор 24, а рядом со скважиной располагают спускоподъемное устройство 11, присоединяют к пробке 9 технологическую штангу 27, после этого сжимают уплотнительные манжеты всех камер герметизатора 17, тем самым герметизируют технологическую штангу 27, расфиксируют верхний наконечник 7 центральной лифтовой колонны 6 в трубодержателе 13, поднимают технологическую штангу 27 с центральной лифтовой колонной 6 до уровня нижнего торца герметизатора 17, разжимают уплотнительные манжеты нижней камеры герметизатора 17, поднимают технологическую штангу 27 с центральной лифтовой колонной до уровня верхней камеры герметизатора 17, после чего сжимают уплотнительные манжеты нижней камеры герметизатора 17, герметизируют центральную лифтовую колонну 6, затем разжимают уплотнительные манжеты верхней камеры герметизатора 17, поднимают технологическую штангу 27 с центральной лифтовой колонной 6 до уровня верхнего торца герметизатора 17, после чего сжимают уплотнительные манжеты верхней камеры герметизатора 17, герметизируют центральную лифтовую колонну 6, затем поднимают центральную лифтовую колонну 6 выше уровня инжектора 24 и выкручивают технологическую штангу 27 из пробки 9, после чего извлекают центральную лифтовую колонну 6 из скважины с намоткой на барабан до уровня, когда нижний наконечник 8 окажется выше верхней коренной задвижки 14, закрывают верхнюю коренную задвижку 14, подают давление в открывающие гидравлические полости всех камер герметизатора 17, полностью извлекают центральную лифтовую колонну 6 с намоткой на барабан, закрывают надкоренную задвижку 15 и осуществляют демонтаж инжектора 24, герметизатора 17, превентора 16.
При необходимости извлечения из скважины центральной лифтовой колонны 6, содержащей изоляционные трубки 45 с проводниками 46, осуществляют способ эксплуатации скважин, оснащенных лифтовой колонной, аналогичный вышеуказанному и отличающийся тем, что при проверке герметичности установки пакера проверяют давление в устройстве контроля герметизации 49, кроме того после установки и фиксации пробки 9 отсоединяют защитную трубку 48 от гермовводов 50 и 47 (или 53), активизируют заглушку 85, тем самым герметизируя изоляционную трубку 45, после чего выводят изоляционную трубку 45 из гермовводов 50 и 47 (или 53) и защитной трубки 48. В случае наличия вставки 52, ее демонтируют после демонтажа верхней коренной задвижки 14.
Техническим результатом заявляемого способа является повышение безопасности работы персонала при переводе скважины на эксплуатацию по двум лифтовым колоннам и обратно, обеспечение возможности безопасной передачи различных сигналов при эксплуатации скважины, снижение трудоемкости выполнения работ по извлечению пробки, расширение возможностей эксплуатации, в связи с обеспечением возможности изготовления центральной лифтовой колонны непосредственно вблизи скважины, проведения геофизических исследований и безопасного подъема центральной лифтовой колонны.
Техническим результатом заявляемого устройства является повышение безопасности работы персонала, снижение риска техногенных катастроф, повышение надежности работы устройства и повышение объема добываемого газа и газоконденсата, возможность передачи различных сигналов о состоянии скважины при ее эксплуатации, расширение номенклатуры труб, применяемых в качестве центральной лифтовой колонны.