Практические занятия 2009

Вспомогательный инструмент

НИ

Погружные гидравлические домкраты

В

практике

ликвидации

аварий

с

прихваченными

трубами

нередки

Г

случаи, когда грузоподъемность наземного оборудования не позволяет

приложить необходимые растягивающие нагрузки к прихваченной аварийной

колонне для ее освобождения.

А

В таких случаях применяют погружные гидравлические домкраты,

предназначенные для создания больших растягивающих нагрузок на

прихваченные в скважине трубы, пакеры и другое скважинное оборудование

без передачи этих условий на колонну бурильных труб.

Усилие, возникающее в погружном забойном домкр те,

не зависит от

е

веса колонны ловильных труб и кривизны скважины. Оно определяется только

величиной допустимого внутреннего давления в ловильных трубах.

Существуют различные конструкции погружногокагидравлического

домкрата,

которые

принципиально

почти не

о личаются.

Институтом

«ТатНИПИнефть» разработан погружной гидравлический забойный домкрат,

простой по конструкции, и надежный в работе.

и

т

спускают

в

Гидравлический

домкрат

с

ловильным

инструментом

л

и пытаются извлечь его

скважину, захватываютинструментом ловимый предмето

путем расхаживания. Если это не удается, то использут домкрат.

Принцип

б

).

Домкрат

с

действия домкрата гидрав ический (рис.

гидравлическим

якорем

спускают

на колонне НКТ или бурильных труб и

и

соединяют с помощью ловителя с прихваченным объектом. Затем закачкой

жидкости в колонну труб приводят в действие якорь и домкрат. В случае, если

прихваченный предмет находится не глубоко, можно использовать домкрат без

якоря. Забойный домкрат развивает усилие на выходной штанге до 70 т и имеет

длину рабочего хода 1м

ая

Металлошламоуловителиб

В процессе бурения или фрезерования на забое скважины скапливаются

металл,

шлам

и

другие ч стицы, которые

не

выносятся

промывочной

жидкостью, мешают

н

проходке, провоцируют прихват инструмента. Для

очистки забоя от тяжелых частиц шлама или металла применяют

металлошламоуловители.

Металлошламоуловитель позволяет лучше очищать забой от металла и

шлама.

р

нзабоя частицы попадают в кольцевое пространство между

Поднятые с

колонной и к жух м, где скорость потока велика (3-5 м/с). В пространстве

между ко пусомои колонной,

где скорость потока значительно ниже,

частицы

не увлекаю ся потоком вверх и падают в металлошламоуловитель, который

к

очищают от осадка на поверхности при смене инструмента.

е

Торцоваят

печать-ловитель

Торцовая печать-ловитель (ТПЛ) представляет собой магнитную печать

со см нным рабочим органом и используется с целью обследования «головы»

Э

предмета,

оставленного

в

скважине,

с

одновременным

его

захватом

и

изв ечением и ствола. Печать-ловитель в то же время можно применять как

л

121

НИ

обычный магнитный ловитель. Отличительный особенностью является его

повышенная мощность за счет фокусировки магнитных потоков.

Г

Механические ударники ум

А

Механический ударник предназначен для создания ударных нагрузок

(направление ударов возможно как вниз, так и вверх) при

ликвидации аварий,в скважинах, связанных с прихватом,

бурильных, обсадных, насосно-компрессорных труб, элементов

колонн, испытателей пластов, калибраторов, долот, ловильного

инструмента, фрезеров и т.д.

е

Механический

ударник

состоит

из

орпуса,

штока,

хвостовика штока и уплотнительных элементов.

Корпус состоит из трех часткай, соединенных

специальными резьбами. В верхней час и корпуса выполнена

муфтовая присоединительная резьба. На вну ренней поверхности

и

т

нижней

части корпуса

вып лнены

шестигранные

шлицы,

взаимодействующие с ответными шлицами на штоке и служащие

л

крутящего момента.

для передачи механическим ударникомо

Нижняя

часть

штока

оканчивается

ниппельной

б

замковой резьбой, а к верхней с помощью специальной резьбы

крепится

хвостовик

и

штока.

В

проточках

на

наружной

поверхности хвостовика для герметизации подвижного

соединения «шток-корпус» установлены уплотнительные кольца.

Гидроударн ки мг

Гидроударник предназначен для создания ударных

нагрузок

при ликвидации аварий в нефтяных,

газовых и

ая

геологоразведочныхб

скважинах, связанных с прихватом,

вызванным

сальникообразованием

или

заклиниванием

бурильных, обс дных, насосно-компрессорных труб, элементов

н

колонн, испыт телей пластов, калибраторов, долот, ловильного

инструме

та, фрезеров и т.д.

Гидроударник рис. состоит из корпуса,

штока,

перевод ика, поршня и набора уплотнительных элементов.

р

К верхней части штока на резьбе специального профиля,

крепитсян

переводник с присоединительной замковой муфтовой

резьб й, к нижней – хвостовик штока. Между цилиндрическим

к

т

выступомо

штока и хвостовиком установлен поршень. Корпус

состоит из трех частей, соединенных специальными резьбами. На

е

внутренней

поверхности

верхней

части корпуса

выполнены

шлицы, взаимодействующие с ответными шлицами на штоке и

служащие для передачи гидроударником крутящего момента. На

пов рхности средней части корпуса, контактирующей с поршнем,

выполнены

Э

канавки для перетока жидкости.

л

122

НИ

Нижняя часть корпуса оканчивается ниппельной присоединительной

резьбой. Внутренняя полость гидроударника заполнена специальным маслом.

Все

соединения деталей

снабжены

уплотнительными

кольцами.

Заправка

Г

гидроударника маслом осуществляется через отверстия в корпусе,

закрывающиеся специальными резьбовыми пробками.

А

Усилитель гидроударника уг

Усилитель гидроударника предназначен для повышения эффективности

работы гидроударника при создании ударных нагрузок в процессе ликвидации

аварий в нефтяных, газовых и геологоразведочных скв жин х, связанных с

прихватом, вызванным сальникообразованием или заклинив нием бурильных,

обсадных, насосно-компрессорных

труб, элементов

олонн,

испытателей

пластов, калибраторов, долот, ловильного инструмента, фрезеров и т.п.

Применение усилителя гидроударника позволяет ув личитька

силу удара

гидроударника и снизить воздействие на ловильную колонну, особенно при

е

работе гидроударника на небольших глубинах или в глубоких искривленных

скважин.

т

Усилитель гидроударника состоит из корпуса, штока, переводника, и

набора уплотнительных элементов. К верхнейо

части штока на резьбе

специального профиля, крепится переводник с присоединительной замковой

и

муфтовой резьбой, к нижней– хвостовик штока. Между цилиндрическим

выступом штока и

хвостовиком установлен

набор

шевронных

уплотнений.

л

Корпус состоит из четырех частей, соединенных специальными резьбами. На

внутренней

поверхности

верхней

части

корпуса

выполнены

шлицы,

б

взаимодействующие с ответными шл цами на штоке и служащие для передачи

усилителем гидроударника крутящего момента

и

Нижняя часть корпуса оканчивается ниппельной присоединительной

резьбой. Внутренняя полость усилителяб

гидроударника заполнена специальной

жидкостью с высоким показателем сжимаемости. Все соединения деталей

снабжены уплотнительными кольцами. Заправка усилителя гидроударника

жидкостью осуществляется через отверстия в корпусе, закрывающиеся

специальными резьбовыми пробками.

ая

Перед извлече ием полетевших в скважину труб, определяют состояние

их

конечной

трубы: разрыв, смятие,

вогнутость

краев. От этого

зависит

н

инструмент для исправления нарушения. Если это разрыв или смятие,

нарушенный

к нецн

исправляют торцевыми фрезерами, трубу захватывают

ловильным инструментов и при небольшой натяжке отвинчивают ее. После

извлечения т убыо

с нарушенным концом остальные трубы извлекают в

обычном порядке.

р

Если же конец трубы вогнут внутрь, его исправляют конусным райбером.

к

т

7.1.2. Разрушение аварийных объектов в скважине

В отечественной и зарубежной практике существуют различные способы

е

разрушения металлических объектов в стволе скважин.

Э

л

123

НИ

В настоящее время известны следующие способы разрушения аварийных

предметов в скважинах: механический, химический и термический.

К механическому способу относятся фрезерование,

гидропескоструйное

разрушение, шарикоимпульсное разрушение, разрушение взрывом и др.

Г

При

химическом

способе разрушение

происходит

в

результате

А

воздействия на аварийный объект высокоактивных химических веществ.

При термическом способе применяют плазменное и электронно-лучевое

разрушения, разрушения с помощью электрической дуги и др.

Значительный объем работ при ликвидации аварий в эксплуатационных

скважинах занимает фрезерование аварийных металлических предметов и

разбуривание цемента.

е

Фрезерование – наиболее распространенный способ разрушения металла

в стволе скважины

для ее восстановления. Однако из-за недостаточной

производительности

этого

способа

восстановл ние

аварийныхка

скважин

обходится дорого. В ряде случаев в глубоких скважинах, а также в скважинах с

большой длиной прихваченных аварийных объек ов фрезерование становится

и

экономически нецелесообразными при отсутствиит

возможности зарезки

второго ствола, многие скважины ликвидируются.

л

Поэтому большое значение имеет повышеное эффективности работ по

фрезерованию аварийных объектов при минима ьных затратах на ремонт.

б

Комплекс забойных истирающе-режущих фрезеров

Анализ

способов

разрушения

аварийных

предметов

в

скважинах

и

показывает, что на данном этапе развития техники ремонта скважин по

технико-экономическим

показателям

простоте применяемости

наиболее

целесообразным является способ фрезерования.

Фрезерование – наиболее распространенный и повсеместно применяемый

в практике восстановления аварийных скважин способ, основанный на резании

ая

металлов с помощью различных режущихб

устройств.

Для развития этого способа за последние годы созданы и внедрены

различные режущие инструменты, с помощью которых проводят фрезерные

работы по

н

в рий в скважинах. Для работы в

сверхглубоких

ликвидации

скважинах

с

ебольшими

диаметрами,

а

также

для

фрезерования

высокопрочных насос о-компрессорных и бурильных труб, пакеров различных

конструкций, овых видов подземного оборудования создан комплекс режущих

инструмента

и устройств

с повышенными

показателями

надежности и

р

проходки по металлун .

Фрезеры заб йные ФЗ

Эти ф езеоы предназначены для фрезерования металлических предметов

и цемен а в обсаженных и стволах эксплуатационных скважин.

к

е

Фрезеры ФЗ отличаются высокими показателями проходки по металлу

(до 20 м)ти выполнены в термоизносостойком исполнении. Высота армировки

р жущ й части до 25-30 мм.

Фрезер ФЗ-118 – базовый типоразмер всех фрезеров ФЗ – состоит из

Э

ци индрического корпуса, нижний конец которого армирован композиционным

материалом, а верхний снабжен замковой резьбой для свинчивания с колонной

л

124

НИ

бурильных труб. В отличии от серийных фрезеров типа ФЗ в армированном

слое предусмотрены дополнительные промывочные каналы, по которым

промывочная жидкость поступает непосредственно в зону резания.

Исходя из результатов обобщения промысловых данных, определены

режимы работ, рекомендуемые для

фрезеров ФЗ-1

в

зависимости от

их

диаметров, а также диаметров фрезеруемых труб.

А

Г

Для фрезеров диаметрами от 90-150 мм:

осевая нагрузка, кН………………………………….50-60

ка

частота вращения, об/мин…………………………...100-140

При фрезеровании в скважине высокопрочных сталей (с пределом

текучести от 700 до 1000 Н/мм2) рекомендуемый режим:

Для фрезеров диаметрами от 90-150 мм:

осевая нагрузка, кН………………………………….60-70

частота вращения, об/мин…………………………...140-180

т

Для поддержания нормальной температуры фрез рования охлаждающая

жидкость должна быть распределена в зоне резания равном рно.

о

Комплекс фрезеров истирающе-режущих кольцевыхе

ФК.

Фрезеры

истирающе-режущие

кольцевые

ФК

предназначены для

и

труб

в

фрезерования прихваченных бурильных и нас сно-компрессорных

обсаженных скважинах.

л

и

б

б

ая

Фрезер

состоит

резьбовой

головки, режущей

кромки

из

корпуса

н

Основные размеры приведены

Режущая кромка армирована композиционным материалом,

состоящим

н

из дробленого твердого карбидо-вольфрамового сплава и материала связки.

В отличие от других конструкций на внутренней поверхности корпуса

этих фрезеров

ареза ы винтовые пазы, пересекающие вертикальные каналы,

расположенные в теле. Направление пазов противоположо вращению фрезера.

р

ФК выпускаются 13 типоразмеров

и

могут

работать

в

Фрезеры

т

обсаженных колоннахо

диаметром от 114 до 273 мм. Наружные диаметры

фрезеруемых насосно-компрессорных труб от 48 до 114 мм, бурильных труб от

к

47 до 168 мм.

е

К ольцевым фрезерам предъявляются повышенные требования. Работа

этих фрезеров зачастую осложняется тем что фрезеруемые трубы прихвачены

м таллическими предметами, цементом и т. д., прихваченные трубы

Э

расположены

несоосно

со

стволом

скважины.

Особенно

сложен

процесс

обработки конца аварийной трубы под ловильный инструмент.

л

125

НИ

При необходимости фрезерования прихваченных труб от муфты к

инструменту присоединяют приемную трубу.

Опыт эксплуатации кольцевых фрезеров ФК в промысловых условиях

Г

показывает, что благодаря высоким показателям проходки и износостойкости

одним фрезером удается за один

спуск

завершить

обработку

и

подготовку

конца аварийных труб для захвата их ловильным инструментом.

А

Фрезер забойный комбинированный ФЗК.

Фрезеры комбинированные предназначены для кольцевого фрезерования

по наружному диаметру и последующего фрезерования по всему сечению

незакрепленных металлических предметов в обсаженной скв жине.

Фрезер

состоит

из переводника,

торцевого

и кольцевого

фрезеров.

е

Торцовый фрезер имеет промывочные каналы, режущую армировку и

присоединительную резьбу для хвостовика.

фр з ракавыполнен ряд

На

внутренней

поверхности

кольцевого

чередующихся пазов, направленных по винтовой линии и пересекающих

вертикальные промывочные каналы.

Режущие кромки фрезеров армированы

композиционным материалом.

и

т

Применение комбинированных

фрезеров

позволяет в

ряде случаев

совмещать

фрезерные

работы,

л

о

звестными

забойными

и

выполняемые

кольцевыми

фрезерами

в отдельности,

и

тем

самым

сократить

спуско

-

подъемные операции, и время ремонта.

б

Условия изготовления фрезера ком инированного такие же, как и

фрезеров ФЭ ФК.

Техническая характеристика

б

Диаметр наружный, мм……………………………………………..118

Длина, мм…………………………………………………………….. 625

Высота режущих частей, мм………………………………………..и

20

Максимальная осевая нагрузка, кН………………………………… 40

ая

Число оборотов инструмента, об/мин…………………………...80-100

Подача промывочного насоса……………………………………..10-12

Масса, кг……………………………………………………………… 35

Фрезеры пилотные 20Ф и 23Ф

Фрезеры пилотные предназначены для фрезерования элементов трубных

колонн (НКТ, буриль ых труб, замков, хвостовиков, пакеров и др.) при

проведении

ремо т о-восстановительных

работ

в

нефтяных,

газовых

и

о

геологоразведоч ых скважинахн

.

Фрезер пилотный состоит из корпуса, изготовленного из высокопрочной

р

легированн й сталин. В центральной части нижнего торца корпуса закреплен

направляющий шток (пилот). В верхней части корпуса выполнена

присоединительная резьба, в нижних торцах и боковых поверхностях корпуса и

к

штока- о верстия и соответствующие каналы для обеспечения эффективного

охлаждения и интенсивной промывки и выноса стружки, нижние торцевые

е

корпуса фрезера и штока оснащены режущими элементами.

Э

поверхностит

л

126

НИ

Фрезеры пилотные типа 20Ф, предназначенные

преимущественно для разбуривания взрывных алюминиевых

пакеров типа ВП и др.в эксплуатационных колоннах, оснащены

режущими вставками из быстрорежущей стали типа Р18.

Г

Фрезеры

пилотные

типа

23Ф,

предназначенные

для

А

разрушения металлических предметов, цементного камня и

зацементированных металлических предметов как в обсадных

колоннах так и в открытом стволе, в качестве режущих элементов

имеют режуще-истирающие напайки, состоящие из частиц

дробленого карбида вольфрама, внедренных в матрицу из

никельсодержащей

латуни.

Напайка

может быть выполнена

гладкой или зубчатой формы.

е

дляка

Фрезеры колонные конусные ФКК.

Фрезеры

ФКК

предназнач ны

фрезерования

поврежденных

мест

(смя ий,

сломов) эксплуатационных и обсадных колонн

и

скважин под шаблон соответствующегот

размера.

Применяются

при

калибровке

л

его

обсаженного ствола скважины для очисткио

внутренней поверхности от цементной корки.

б

Цилиндрическая, коническая и нижняя торцовые

части

фрезера

оснащены

режущими

зубьями,

и

представляющими собой пазы с установленными в них

твердосплавными пластинами.

В верхней части корпуса выполнена замковая

резьба для присоединения к колонне

урильных труб. Фрезер

имеет боковые промывочные отверстия, расположенные под

углом к оси инструмента.

ая

б

Фрезеры ФКК изготовляют в двух исполнениях: с

боковыми промывочными отверстиями,

с

центральными и

н

боковыми промывочными отверстиями.

н

Тема 8. Восстановление скважин бездействующего фонда

о

Практическое за ятие №6 (2ч)

р

8.1. К итерии выбора фонда скважин для бурения боковых стволов

к

т