способ выполнения промысловых операций на скважинах с использованием длинномерной безмуфтовой трубы

Формула изобретения

Способ выполнения промысловых операций на скважинах с использованием длинномерной безмуфтовой трубы, включающий непрерывный разгиб-изгиб находящейся под внутренним давлением трубы при спуско-подъемных работах, отличающийся тем, что на участках разгиба-изгиба выравнивают внутреннее и внешнее давление на трубу за счет нагружения трубы внешним давлением, равным 0,9 - 1,1 ее внутреннего рабочего давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к технологиям выполнения промысловых операций ремонта, каротажа, бурения на скважинах с использованием длинномерных безмуфтовых труб.

Известно использование смотанных в бунты безмуфтовых длинномерных труб для проведения промысловых операций на скважинах, позволяющее исключить операции соединения отдельных труб в колонну и последующее их развинчивание, а следовательно, повысить производительность труда за счет сокращения времени спускоподъемных операций и исключения необходимости установки промысловой вышки на скважине (Ю. В.Самарянов, И.П.Макаров, А.А.Богданов, Н.В.Долинин Производство длинномерных сварных труб в бунтах. /Производство труб для нефтяной и газовой промышленности. Тематический отраслевой сборник, М.: Металлургия, 1981, с. 41-43).

Известен также способ выполнения промысловых операций на скважине, включающий операции непрерывного разгиба - изгиба находящейся под внутренним давлением трубы при спускоподъемных операциях (Научно-технический анализ развития нефтяной промышленности за рубежом. Том 2. /Государственный комитет РФ по делам науки и высшей школы. Государственная академия нефти и газа им. И. М. Губина. Отчет по теме 283-96, N Гос. Регистрации 81092071, УДК 622.24, М. 1996 г. , с. 16-18, рис. 4). Известный способ, принятый за прототип, позволяет производить обработку одной длинномерной трубой лишь ограниченного числа скважин, после чего труба приходит в негодность.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в увеличении срока службы длинномерной безмуфтовой трубы и в повышении экономичности выполнения промысловых операций.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе выполнения промысловых операций на скважинах с использованием длинномерной безмуфтовой трубы, включающем непрерывный разгиб-изгиб находящейся под внутренним давлением трубы при спускоподъемных работах, согласно изобретению на участках разгиба-изгиба выравнивают внутреннее и внешнее давление на трубу за счет нагружения трубы внешним давлением, равным 0,9-1,1 ее внутреннего рабочего давления.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 в качестве примера приведена технологическая схема осуществления способа при размывке песчаной пробки в скважине, на фиг. 2 показана схема нагружения поперечного сечения трубы при разгибах-изгибах. На технологической схеме осуществления способа при размывке песчаной пробки (фиг. 1) изображены: 1 - скважина; 2- превенторы; 3 - цепной инжектор; 4 - гибкая труба; 5 - барабан с бунтом длинномерной трубы; 6 - насос рабочей жидкости; 7, 8 - камеры высокого давления; 9 - вспомогательный насос высокого давления; 10 - вертлюг; 11 - отстойник; 12, 13 - ролики; 14, 15, 16, 17 - уплотнения для герметизации камер высокого давления.

Способ осуществляют следующим образом. Гибкую трубу 4 разматывают с барабана 5, пропускают через камеры 7, 8 высокого давления и посредством инжектора 3 через превенторы 2 подают в скважину 1. Посредством циркуляционного насоса 6 в трубу через вертлюг 10 под давлением подают рабочую жидкость для промывки скважины. Восходящий поток жидкости вместе с размытыми фрагментами песчаной пробки подают в отстойник 11, откуда жидкость вновь закачивают в трубу. В камерах высокого давления 7, 8 происходит разгиб и изгиб длинномерной трубы посредством роликов 12, 13. В результате совместного действия напряжений в сечении трубы от разгибов-изгибов и от внутреннего давления происходит увеличение диаметра трубы и резко снижается срок ее службы - количество спускоподъемных операций, выдерживаемых трубой до разрушения. Согласно предлагаемому способу в камерах высокого давления 7, 8 создается давление от вспомогательного насоса 9, обеспечивающее выравнивание давлений во внутренней полости трубы и на ее наружной поверхности. Тем самым исключается раздача трубы от внутреннего давления при разгибах-изгибах, увеличивается срок службы длинномерной трубы и повышается экономичность выполнения промысловых операций. Герметизация камер высокого давления осуществляется уплотнениями 14, 15, 16, 17. Дополнительно жидкость высокого давления обеспечивает смазку роликов и трубы. Напряженное состояние сечения длинномерной трубы при ее разгибах-изгибах иллюстрируется схемой на фиг. 2. При изгибах-разгибах трубы часть сечения 18, прилегающая к оси изгиба, находится в упругом состоянии, а части сечения 19, 20 - в пластическом состоянии. Это и приводит к растяжению пластических участков сечения под действием внутреннего давления и к снижению срока службы длинномерной трубы. В результате, если без внутреннего давления используемые в длинномерных трубах материалы позволяют производить до 200-300 спускоподъемных операций, то при внутреннем давлении, равном 15-35 МПа, количество спускоподъемов понижается до 40-50, после чего труба увеличивается в диаметре на 10-15% и разрушается. Особенно это проявляется на участках трубы с поперечными сварными швами, которые неизбежны при производстве длинномерной трубы и при ее ремонтах.

Таким образом, стоимость длинномерной трубы - срок ее службы - определяется, главным образом, не технологической операцией, осуществляемой в скважине, а выполняемыми на поверхности вспомогательными операциями перемотки длинномерной трубы, которые сопровождаются изгибами-разгибами при наличии внутреннего давления. Увеличение срока службы длинномерной трубы в предлагаемом способе достигается за счет того, что на участках разгиба-изгиба выравнивают внутреннее и внешнее давление на трубу путем заключения этих участков в камеру высокого давления, составляющего 0,9-1,1 от внутреннего рабочего давления трубы. Диапазон внешних давлений, равный 0,9-1,1 от внутреннего давления трубы, выбран из следующих соображений. Как показала практика испытаний, в рабочем диапазоне 15-35 МПа отличие внутреннего и внешнего давлений на величину до 10% практически не влияет на стойкость труб, поэтому заданный диапазон внешних давлений, равный 0,9-1,1 от внутреннего давления трубы, обеспечивает повышение ее стойкости, в то же время упрощает работу системы поддержания величины вспомогательного давления.

Проверку способа осуществляли путем моделирования условий нагружения длинномерной трубы в процессе выполнения промысловых операций. Моделирование осуществляли на специальной установке циклических испытаний образцов длинномерных труб. Установка представляет собой два сектора радиусом 1000 мм, на которых закреплен образец испытуемой трубы, одним концом на одном секторе, другим - на другом, огибая их дугообразные боковые поверхности. Секторам сообщается возвратно-вращательное циклическое движение таким образом, что испытуемый образец трубы за полный цикл получает четыре операции разгиба-изгиба. Трубе во время испытаний задают внутреннее давление от гидроустановки. Для сообщения наружного давления трубный образец помещали внутрь гибкого рукава высокого давления, в полости которого создавали требуемое внешнее давление трубы.

Размер образца, мм - 33х3,5

Длина образца, мм - 2200

Материал сталь - 10ГМФ

Испытания производили до разрушения образца. Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы видно, что при нулевом наружном давлении с увеличением внутреннего давления от 0 до 30 МПа количество циклов до разрушения образца сократилось с 505 до 50, т.е. более чем в 10 раз.

При наличии внешнего давления, равного или отличающегося на 10% от внутреннего, количество циклов до разрушения образца не отличается более чем на 10% от наиболее благоприятного варианта N 1, полученного при нулевом внутреннем и наружном давлениях.

Таким образом, использование заявляемого способа позволит в несколько раз (до 10 раз) увеличить количество спускоподъемов до разрушения безмуфтовых длинномерных труб при проведении промысловых операций, увеличить тем самым срок службы длинномерных труб и повысить экономичность выполнения промысловых операций.