способ ремонта скважин

Формула изобретения

Способ ремонта скважин, для выполнения которого подъемную установку компонуют для намотки, транспортировки и проведения спускоподъемных операций с гибкими непрерывными колоннами труб или с гибкими непрерывными колоннами штанг, при этом при транспортировке на ней располагают барабан с намотанной гибкой непрерывной колонной труб или колонной штанг, неподвижно установленные укладчик и узел выдвижения механизма подачи, подвижно установленные механизм подачи с откидными гидравлическими домкратами и кабину оператора, после приезда и размещения подъемной установки на скважине кабину оператора отводят в сторону, механизм подачи выдвигают и центрируют над скважиной, опускают откидные гидравлические домкраты, в механизм подачи производят заправку намотанной на барабан гибкой непрерывной колонны труб или колонны штанг и проводят спускоподъемные операции с указанной колонной труб или колонной штанг, отличающийся тем, что барабан устанавливают подвижно на подъемной установке, при этом в процессе транспортировки барабан поворачивают и устанавливают вдоль продольной оси подъемной установки, а для проведения спускоподъемных операций барабан устанавливают в положение вдоль поперечной оси подъемной установки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ремонта скважин и может быть использовано преимущественно при выполнении операций намотки, транспортировки и проведения спуско-подъемных операций (далее - СПО) с гибкими непрерывными колоннами штанг или с гибкими непрерывными колоннами труб.

Известен способ ремонта скважин при использовании гибких непрерывных колонн штанг (далее - ГНКШ) или гибких непрерывных колонн труб (далее - ГНКТ), включающий их складирование (намотку), транспортировку и СПО посредством сматывания-наматывания на барабан, причем ГНКШ или ГНКТ, намотанные на барабан, при спуске сматываются с него и попадают в транспортер, подающий их в скважину, а при подъеме транспортер подает гибкую штангу или гибкую трубу на барабан (см. Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. М.: Недра, 1984 г., стр.370).

К числу недостатков данного способа ремонта относится необходимость применения на скважинах значительной глубины крупногабаритных барабанов, позволяющих наматывать и транспортировать необходимые длины ГНКШ или ГНКТ.

Известен способ ремонта скважин, когда ГНКШ наматываются и транспортируются на барабане диаметром 5,5 метров, установленном на специальной тележке, СПО осуществляется станком, обеспечивающим при подъеме вытянутой из скважины части ГНКШ ее наматывание на раздвижную катушку диаметром 7,8 метра, которая перевозится вместе со станком (см. Непрерывная (безмуфтовая) колонна штанг. Л.Дуглас Паттон, журнал "Инженер-нефтяник", 1970 г., № 9, стр.33-37).

К числу недостатков данного способа ремонта относится необходимость использования оборудования, применяемого для выполнения отдельных операций (для намотки и транспортировки ГНКШ необходим барабан диаметром 5,5 метра, установленный на специальной тележке, для проведения СПО необходимы раздвижная катушка диаметром 7,8 метра и станок), в целом ухудшающих транспортабельность указанного крупногабаритного оборудования.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу по совокупности существенных признаков является способ ремонта скважин, включая их освоение, эксплуатацию и промывочные работы, когда подъемная установка компонуется для намотки, транспортировки и проведения СПО на скважине, при этом в процессе транспортировки на ней располагаются неподвижно установленный вдоль поперечной оси подъемной установки барабан с намотанной ГНКТ, также неподвижно установленные укладчик и узел выдвижения механизма подачи, подвижно установленные механизм подачи с откидными гидравлическими домкратами и кабина оператора, после приезда и размещения подъемной установки на скважине кабина оператора отводится в сторону, механизм подачи выдвигается и центрируется над скважиной, опускаются откидные гидравлические домкраты, в механизм подачи производится заправка намотанной на барабан ГНКТ и проводятся СПО с указанной колонной труб (см. а.с. СССР № 1439197, кл. Е21В 19/00, 19/22, 1986).

Данный способ позволяет максимально использовать габариты подъемной установки (далее - установки), размещая на ней подвижные и неподвижные элементы, причем подвижные элементы после ее транспортировки и прибытия на скважину переводятся из транспортного положения в рабочее, имея в виду отвод кабины оператора и монтаж механизма подачи над скважиной путем выдвижения его в рабочее положение, обеспечивающее выполнение СПО с непрерывными стальными трубами в процессе ремонта скважины.

Однако перевод части элементов установки из транспортного положения в рабочее для выполнения СПО не распространяется на барабан, неподвижно установленный вдоль поперечной оси установки. Габариты барабана (его длина) ограничены габаритной шириной установки, оговоренной требованиями безопасности дорожного движения (см. Правила дорожного движения. Ростов-на-Дону, Феникс, 2004, стр.34, запрещающий знак 3.14, его комментарии - стр.42 - далее - Правила дорожного движения). Указанные требования ограничивают длину барабана и, соответственно, длину наматываемых на него труб (емкость барабана), что затрудняет применение рассматриваемых установок на скважинах значительной глубины.

Цель заявляемого изобретения - повышение эффективности ремонта скважин за счет универсализации подъемной установки, осуществляемой изменением расположения ее барабана в зависимости от выполняемых операций ремонтного цикла.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ремонта скважин установка компонуется для намотки, транспортировки и проведения СПО, когда при транспортировке на ней располагаются неподвижно установленный вдоль поперечной оси установки барабан с намотанной ГНКТ, также неподвижно установленные укладчик и узел выдвижения механизма подачи, подвижно установленные механизм подачи с откидными гидравлическими домкратами и кабина оператора на консольной раме, после приезда и размещения установки на скважине кабина оператора отводится в сторону, механизм подачи выдвигается и центрируется узлом выдвижения над скважиной, опускаются откидные гидравлические домкраты, в механизм подачи производится заправка намотанной на барабан ГНКТ и проводятся СПО с указанной колонной труб, особенностью является то, что для намотки, транспортировки и проведения СПО с ГНКТ или ГНКШ на установке используют барабан, последовательно устанавливаемый для выполнения намотки вдоль поперечной оси установки, для транспортировки - вдоль ее продольной оси, а для проведения спуско-подъемных операций барабан устанавливают вдоль поперечной оси установки.

Изменение оси барабана относительно продольной и поперечной осей установки в соответствии с выполняемыми операциями при ремонте скважин (намотка, транспортировка, СПО) обеспечивает возможность универсализации установки, что позволяет расширить область ее применения.

Перед выездом на скважину барабан устанавливается вдоль поперечной оси установки, и намотка на него ГНКТ или ГНКШ осуществляется при неподвижной установке, что исключает необходимость выполнения требований Правил дорожного движения по ограничению ее габаритной ширины.

Расположение барабана в транспортном положении вдоль продольной оси установки, превышающей длину поперечной оси барабана, позволяет увеличить его габариты (длину, диаметр с учетом намотанных труб или штанг), увеличивая тем самым длину наматываемых ГНКТ или ГНКШ, выполняя при этом требования Правил дорожного движения.

Проведение СПО на скважине делается после прибытия установки на скважину и разворота барабана вдоль поперечной оси указанной установки. При этом на скважине для неподвижно стоящей установки не применимы требования Правил дорожного движения по ограничению габаритных размеров этой установки.

Техническая сущность способа ремонта скважин поясняется чертежами, где: фиг.1 - расположение барабана вдоль поперечной оси установки при намотке ГНКТ или ГНКШ; фиг.2 - расположение барабана на установке вдоль ее продольной оси при транспортировке ГНКШ или ГНКТ; фиг.3 - расположение барабана на установке вдоль ее поперечной оси при проведении СПО на скважине; фиг.4 - вариант конструкции установки с дополнительными опорами при проведении СПО на скважине.

Появление гибких ГНКТ и ГНКШ сделало необходимым создание специальных установок для работы с такими штангами или трубами путем их намотки или сматывания на барабан. При создании установок оптимальной стоимости следует придерживаться принципа универсализации машин, преследующего цели расширения функций оборудования установок для увеличения объема выполняемых им операций и уменьшения общей массы установки (см. Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. - М.: Машиностроение, 1988, кн.1, стр.41). Требования к универсализации установок во многом определяются повторяемостью работ, выполняемых при ремонтах скважин, включая намотку, транспортировку и СПО на скважине. Поэтому установки должны обладать быстротой выполнения повторяющихся работ и высокой транспортабельностью для передвижения на другие скважины или кусты скважин, что требует обеспечения безопасного их передвижения по автодорогам при соблюдении Правил дорожного движения.

Для реализации предложенного способа необходимое оборудование, включая барабан, монтируется на стандартном автомобиле высокой проходимости, например «Урал» или «Камаз». Перед выездом на скважину намотка ГНКШ или ГНКТ на барабан установки может осуществляться на базах производственного обслуживания нефтегазодобывающих предприятий при его расположении вдоль поперечной оси установки (фиг.1) и ее неподвижном состоянии, т.е. здесь выступающие габариты барабана не будут создавать трудности, возникающие при движении установки по автодорогам. Дополнительным положительным фактором будет то, что при таком расположении барабана возможно использование механизмов вращения барабана, которые в дальнейшем будут обеспечивать наматывание-сматывание ГНКТ или ГНКШ на барабан при СПО на скважине.

Также намотка может осуществляться в условиях нефтепромысла, куда ГНКШ или ГНКТ будут доставляться на специальных видах нефтепромысловой техники. В этом случае расположение барабана вдоль поперечной оси установки также позволяет использовать механизмы привода барабана, обеспечивающие сматывание-наматывание при проведении СПО на скважине, а неподвижное положение установки исключает применение требований по ограничению габаритной ширины, заданных Правилами дорожного движения.

Емкость барабана, оцениваемая его конструктивными размерами, должна обеспечивать намотку на него ГНКТ или ГНКШ необходимой длины. 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).

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, 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 (см. Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. М.: Недра, 1984 г., стр.362).

ГНКШ или ГНКТ могут быть разной конструкции, например, в соответствии с патентом Лепехина Ю.Н. № 2184833 «Способ компоновки составной непрерывно-наматываемой штанговой колонны и ступень составной непрерывно-наматываемой штанговой колонны».

ГНКТ выпускаются диаметрами от 20 до 73 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., с.141), поэтому для них барабаны должны иметь большую емкость, чем для ГНКШ.

После намотки необходимой длины ГНКШ или ГНКТ на барабан он устанавливается в транспортное положение (фиг.2), т.е. вдоль продольной оси установки, и в этом положении закрепляется для осуществления безопасной транспортировки на скважину. При передвижении установки по автодорогам барабан, расположенный вдоль продольной оси установки, не выступает за ее габаритные размеры по ширине, установленные Правилами дорожного движения.

После прибытия на скважину для проведения СПО барабан разворачивается и устанавливается в положение вдоль поперечной оси установки, ранее используемое для проведения намотки ГНКТ или ГНКШ (фиг.3). Это рабочее положение барабана для выполнения СПО на скважине, когда он приводится во вращательное движение механизмами, также используемыми для наматывания ГНКТ или ГНКШ на барабан.

При выполнении на скважине СПО для обеспечения устойчивости установки с удлиненным барабаном могут быть установлены дополнительные опоры 1 (фиг.4), которые после окончания ремонтных работ будут демонтироваться.

Источники информации

1. Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. М.: Недра, 1984 г., стр.370.

2. Паттон Л.Д. Непрерывная (безмуфтовая) колонна штанг. Журнал "Инженер-нефтяник", 1970, № 9, стр.33-37.

3. А.с. СССР № 1439197, кл. Е21В 19/00, 19/22, 1986 (прототип).