УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СПУСКОПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ

Изобретение относится к области бурения, ремонта и эксплуатации преимущественно нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин и касается проведения спуско-подъемных операций с гибкими непрерывно-наматываемыми трубами (далее - ГННТ) и гибкими непрерывно- наматываемыми штангами (далее - ГННШ).
Известно устройство для проведения спуско-подъемных операций (далее - СПО) при бурении скважин, содержащее основание, портал и два тяговых органа, размещенных один над другим, причем верхний тяговый орган размещен на подвижном в горизонтальной плоскости портале, что позволяет сократить время на комплектование бурильной колонны. Бурильная колонна может состоять из шлангокабеля, рассматриваемого как ГННТ, тяжелого низа, турбобура, электробура. (см. а. с.СССР №675166, кл. Е21В 19/00,1979).
Недостатком данного устройства является большая металлоемкость, требующая значительных финансовых ресурсов на приобретение металлопроката.
Известна установка для проведения СПО при бурении скважин, когда в качестве бурильной колонны используется колонна непрерывных стальных труб. Установка для бурения скважин имеет пульт управления, блок с барабаном гибкой трубы, основание, транспортер, мачту и мостки, расположенные на отдельных транспортных базах и во многом аналогична агрегатам для ремонта скважин (см. Вайншток С.М., Молчанов А.Г. и др. «Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб». Издательство Академии горных наук, 1999, стр.202, 199).
К числу недостатков данного изобретения относится то, что значительное увеличение функций при бурении по сравнению с ремонтом скважин приводит к увеличению массы
комплектующего оборудования, габаритов, усилий, действующих в элементах установки при бурения скважин, что снижает ее надежность. Также значительные массы комплектующего оборудования установки требуют мощных транспортных средств, что удорожает стоимость бурения скважин.
Известна установка для спуска и подъема в скважине длинномерного изделия (непрерывная труба), используемая при эксплуатации и подземном ремонте нефтяных и газовых скважин, содержащая смонтированный на транспортном средстве барабан, имеющий возможность поперечного перемещения (см. а.с. №1686119, кл. Е21В 19/22, 19/00, 1989).
Проведение СПО делается после прибытия установки на скважину и ее монтажу на определенном расстоянии от центра скважины, после чего телескопическая стрела переводится из транспортного положения в рабочее, обеспечивая выполнение СПО с непрерывными стальными трубами. При выполнении СПО барабан имеет возможность перемещаться на транспортном средстве в поперечном направлении на роликах по направляющим балкам, обеспечивая тем самым эффективную укладку труб.
К числу недостатков предложенной установки следует отнести то, что для ее передвижения и работы необходимо специальное транспортное средство, габариты которого (в частности, ширина) ограничивают возможное перемещение барабана. Кроме того установка может приступить к обслуживанию скважины только после прибытия на куст скважин или на отдельную скважину, а не сразу, когда в соответствии с техническим состоянием скважины и находящегося в ней оборудования необходимо произвести ремонтные работы, т.е продолжительность ремонта скважин определяется не только временем СПО, но и затратами времени на транспортные операции.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков относится устройство для ремонта (очистки) скважины, включающее барабан, стационарно установленный на ее устье, предназначенный для
проведения СПО с непрерывно-наматываемыми трубами, имеющими насадки, систему подачи жидкости в скважину для ее очистки гидравлическим способом (см. патент США №4 442 899, кл. 166-313, 1984, (прототип).
Стационарное расположение барабана на скважине позволяет начать ее ремонт сразу по мере необходимости, не тратя время на транспортные операции по доставке барабана, а также уменьшить металлоемкость установки.
Однако после проведения ремонта кустовых или одиночных скважин потребуется демонтаж барабана с отремонтированной скважины, установку его на транспортное средство, перевозку и монтаж на новой скважине, что увеличивает время простоя скважин.
Кроме того, габариты барабана (его длина и диаметр) ограничены габаритами транспортного средства, которое потребуется для транспортировки барабана на кустовую площадку или отдельную скважину (см. «Правила дорожного движения», Санкт-Петербург, Питер, 2006, стр 34). Указанные требования ограничивают длину и диаметр барабана и, соответственно, длину наматываемых на него труб и штанг (емкость барабана), что затрудняет применение рассматриваемых установок на скважинах значительной глубины. Одновременно небольшой диаметр барабана приводит к появлению в ГННТ и ГННШ при СПО значительных изгибающих напряжений, ведущих к пластическим деформациям и, соответственно, к усталостным разрушениям (см. Вайншток С.М., Молчанов А.С. и др. «Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб», Издательство Академии горных наук, 1999, стр.130-138).
Цель заявляемого изобретения - повышение эффективности проведения СПО с гибкими непрерывно-наматываемыми трубами или гибкими непрерывно-наматываемыми штангами на нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах при их бурении, ремонте и эксплуатации.
Поставленная цель достигаются тем, что в известном устройстве для ремонта скважин СПО обеспечиваются барабаном, расположенным стационарно на устье скважины, отличием является то, что для проведения спуско-подъемных операций с гибкими непрерывно-наматываемыми трубами или гибкими непрерывно-наматываемыми штангами барабан устанавливается на стационарной раме с возможностью перемещения и установки в отдельных ее точках, соответствующих осевой линии скважин.
Бурение нефтяных и газовых скважин кустом на кустовых площадках (см. Колчерин В.Г., Султанов Б.3., Шварев А.А., Крист М.О. «Сооружение и оборудование для кустового бурения скважин» - Справочное пособие, М, Недра, 1992, стр.4, 7) обеспечивает ускоренный ввод месторождений в их дальнейшую разработку. При проектировании кустовой площадки должны учитываться возможности рациональной эксплуатации скважин, используя серийно выпускаемые подъемники и устанавливая стационарное оборудования (см. там же, стр.20), способное выполнять текущий и капитальный ремонт скважин, бурение их горизонтальных участков, бурение новых скважин.
Предложенное решение дает возможности выполнять СПО при бурении, ремонте и обслуживании скважин без привлечения агрегатов и установок, требующих транспортировки, монтажа и демонтажа на каждой скважине, расположенной на кустовой площадке или на одиночной скважине.
Техническая сущность устройства для проведения СПО поясняются чертежом.
Устройство монтируется на грунте 1 с кустовой площадкой 2 и состоит из концевых опор 3, устьевого оборудования 4, соотносящего с осевой линией скважин, промежуточной опоры 5, направляющей стационарной рамы 6, передвижного барабана 7 и гибких непрерывно-наматываемые труб или гибких непрерывно-наматываемые штанг 8.
Стационарная рама, состоящая из концевых 3 и промежуточных опор 5, направляющей 6, монтируется на кустовой площадке 2, на которой может находиться от 2 до 30 скважин,
при этом расстояние между ними от 2,5 до 50 метров (см. там же стр.20-21). Наиболее распространены кусты, состоящие из восьми скважин.
Первая скважина находится от края кустовой площадки на расстоянии 20 метров, последняя - на расстоянии от края на расстоянии 25 метров, при этом ширина основной части кустовой площадки 70 метров (см. там же стр.21), т.е. габариты кустовой площадки достаточны для монтажа стационарной рамы.
Концевые, промежуточные опоры и направляющая стационарной рамы - обычные металлоконструкции, отвечающие расчетным усилиям, учитывающим глубину скважин на кустовой площадке, выполняемые операции (бурение, ремонт и др.)
При использовании предложенного устройства на одиночной скважине исключается необходимость в промежуточных опорах стационарной рамы, которая монтируется на прилегающей к скважине площадке.
Конструкция стационарной рамы (ее размеры) принимаются такими, чтобы обеспечить возможность установки барабана 7 необходимых габаритных размеров. Барабан устанавливается на стационарной раме с возможностью перемещения и установки около устья каждой скважины куста для обеспечения возможности спуска или подъема намотанных на барабан ГННТ или ГННШ 8 строго в отверстие устьевого оборудования. скважины 4.
При использовании предложенного устройства на одиночной скважине барабан монтируется в одной точке направляющей стационарной рамы.
Габаритные размеры барабана (диаметр и ширина) определяется с учетом того, на скважине какой глубины проводятся буровые или ремонтные работы, из чего устанавливается длины наматываемых ГННТ или ГННШ. Намотка необходимых длин ГННТ или ГННШ на барабан с учетом его диаметра должна исключить появления в трубах или штангах пластических деформаций или значительно уменьшить их.
На кустовую площадку или на одиночную скважину для монтажа на установленной там стационарной раме барабан может завозиться отдельными секциями-сегментами, поэтому его монтажный диаметр практически не ограничен, т.е. он может использоваться при бурении, обеспечивая возможность намотки бурильных труб значительного диаметра и длины, а также при ремонте и обслуживании скважин значительной глубины.
Принято считать, что барабан - это деталь машин, механизмов, имеющая форму цилиндра (см. «Политехнический словарь», М, «Советская энциклопедия», изд.3, стр.47). При этом опыт применения барабанов говорит об ограничении их диаметров. В то же время есть определение колеса, являющегося частью многих рабочих и транспортных машин, имеющего форму обода или диска со спицами (см. там же, стр.231). При изготовлении и применении в практической деятельности диаметр колес практически ничем не ограничен. Кроме того, имеется опыт прокладки стальных сварных трубопроводов по дну пролива Ла-Манш с плавучих катушек диаметром порядка 12 метров (см. Вайншток С.М., Молчанов А.С. и др. «Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб». Издательство Академии горных наук, 1999, стр.126).
Емкость барабана (колеса), оцениваемая его конструктивными размерами, должна обеспечивать намотку на него ГННТ или ГНКШ необходимой длины. Например, известно, что большинство скважинных штанговых насосных установок имеют глубину подвески насоса 1200 - 1500 метров (см. Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. "Машины и оборудование для добычи нефти и газа», М, Недра, 1984 г., стр.104), т.е. барабан (колесо) должен обеспечить намотку такой длины ГННТ и ГННШ. При этом следует учитывать, что проведенные испытания гибких непрерывно-наматываемых штанг (см. Ивановский В.Н., Деговцев А.В. «Непрерывные наматываемые штанги скважинных насосных установок», обзорная информация, серия "Нефтепромысловое машиностроение», М., ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, вып.3, стр.34) показали хорошую работоспособность в действующих скважинах каната диаметром 20 мм. Для намотки
каната диаметром 20 мм примерной длиной 1500 м необходима емкость барабана (колеса), обеспечивающая возможность размещения каната указанной длины на барабане без каких-либо изменений характеристик каната, например, долговечности, которая может ухудшиться при намотке каната на барабан с минимальным диаметром, ведущим к появлению значительных изгибающих напряжений в канате.
ГННТ выпускаются диаметрами от 20 до 114,3 мм (см. Вайншток С.М, Молчанов А.Г., Некрасов В.И, Чернобровкин В.И. «Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб», М. Издательство Академии горных наук, 1999 г., стр.141, 127), поэтому для них барабаны (колеса) должны иметь большую емкость, чем для ГННШ.
Использование предлагаемого устройства позволит наиболее эффективно выполнять СПО на нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах.
Источники информации:
1. А.с. СССР №675166, кл. Е21В 19 / 00, 1979.
2. Вайншток С.М., Молчанов А.С. и др. «Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб». Издательство Академии горных наук, 1999, стр.202, 199.
3. А.с. №1686119, кл. Е21В 19/22, 19/00, 1989.
4. Патент США №4442899, кл. 166-313, 1984, (прототип).