Инструменты предназначенные для ловли (захвата) и извлечения из скважины бурильных и НКТ, штанг, тартального каната, каротажного кабеля и других элементов оборудования, называют ловильными. Конструкции их чрезвычайно разнообразны.
Универсальный эксплуатационный метчик МЭУ предназначен для захвата с последующим извлечением оставшейся в скважине колонны насосно-компрессорных труб, оканчивающихся муфтой, путем врезания ввинчиванием во внутреннюю поверхность трубы и муфты.
Ловильная резьба универсального метчика - специального профиля, конусностью 1:8. Выпускается с правой и левой резьбой.
Специальный эксплуатационный метчик МЭС (рис. 16) предназначен для захвата с последующим извлечением оставшейся в скважине колонны насосно‑компрессорных труб (гладких и высаженных), оканчивающихся муфтой, путем врезания ввинчиванием в резьбу муфты.
| Рис. 16 - Ловильные метчики: а) универсальныйтипа МЭУ; б) специальный типа МЭС 1 – присоединительная резьба; 2 – ловильная резьба |
Ловильная резьба метчиков с профилем и размерами резьбы соответствующей насосно-компрессорной трубы, конусностью 1:16.
Таблица 8 - Техническая характеристика метчиков типа МЭУ
| Типоразмер метчика | Условный диаметр ловильных труб, мм (ГОСТ 633‑80) | Условный диа-метр колонны обсадных труб, в которой производится ловля, мм | Гру-зо-подъ-ем-ность, т | Присое-дини-тельная резьба, (замко-вая) | Основные размеры, мм | Масса, кг | |||
| d | d | D | L | ||||||
| МЭУ 36-60 МЭУ 36-60Л | 48; В48 | 114¸168 | 3¸50 | 6,5 | |||||
| МЭУ 46-801 МЭУ 46-80Л | 60; В60 73; В73 | 114¸178 | 3¸76 | 11,0 | |||||
| МЭУ 69-100 МЭУ 69-100Л | 89;В89 | 140¸273 | 3¸88 | 19,0 | |||||
| МЭУ 85-127 МЭУ 85-127Л | 102; В102 114; В114 | 168¸273 | 3¸117 | 34,0 |
Выпускаются с правой и левой резьбой.
Ловильные метчики для колонн бурильных труб универсальные МБУ и специальные МСЭ изготовляют с резьбой под направление. Ловильная резьба универсального метчика - специального профиля, конусностью 1:16, а специального метчика - с профилем и размерами резьбы соответствующего ниппеля замка бурильных труб, конусностью 1:4 и 1:6. В остальном универсальные и специальные метчики по конструкции аналогичны метчикам для насосно-компрессорных труб [7].
Колокола ловильные (рис. 17) предназначены для извлечения, оставшейся в скважине колонны бурильных или насосно-компрессорных труб. Захват происходит навинчиванием колокола на наружную поверхность труб.
| Рис. 17 - Ловильные колокола: а – несквозной типа К; б – сквозной типа КС; 1 ‑ присоединительная резьба к колонне; 2 – ловильная резьба; 3 – присоединительная резьба к воронке |
Ловильные колокола по назначению подразделяются на несквозные К и сквозные КС. Сквозные колокола обеспечивают возможность пропуска сквозь корпус колокола сломанного или безмуфтового конца ловимой трубы с последующим захватом путем нарезания резьбы на наружной поверхности замков или муфты.
Все колокола изготовляют правыми и левыми. Правые колокола применяют для извлечения колонны правых труб целиком и левых труб по частям (отвинчиванием); левые колокола - для извлечения колонны левых труб целиком и правых труб по частям.
Труболовки предназначены для захвата насосно-компрессорных, бурильных и обсадных труб и извлечения их целиком или по частям из нефтяных и газовых скважин при аварийных ловильных работах.
Захват осуществляется путем заклинивания выдвижных плашек между внутренней или наружной поверхностью захватываемой трубой и стержнем или корпусом труболовки.
По характеру захвата труб труболовки подразделяются на две группы: внутренние (для захвата за внутреннюю поверхность) и наружные; труболовки подразделяются на неосвобождающиеся и освобождающиеся (при необходимости освобождение инструмента от захваченных труб в скважине производится после захвата и фиксации плашек в сомкнутом положении).
Труболовки спускают в скважину на колонне бурильных труб.
Внутренние и наружные освобождающиеся труболовки исполнения I и со спиральным захватным устройством состоят из механизмов захвата и освобождения, а внутренние неосвобождающиеся - только из механизма захвата.
Труболовка внутренняя освобождающаяся типа ТВМ (рис. 18) изготовляется в двух исполнениях: исполнение I - упирающаяся в торец захватываемой колонны; исполнение II - заводимая внутрь захватываемой колонны на любую глубину.
Труболовки изготовляют с резьбами левого направления, они могут извлекать колонны труб как целиком, так и по частям, предварительно отвинчивая. По заказу потребителя труболовки исполнения I могут быть изготовлены с правыми резьбами.
Рис. 18 - Трубоголовка освобождающаяся типа ТВМ:
а – исполнение I; б – исполнение II;
1 – корпус; 2, 8 – фиксаторы; 3 – стержень; 4 – ниппель; 5 – плашкодержатель; 6 – плашка; 7 ‑ нижний стержень; 9 – пластинчатые пружины; 10 – поводок; 11 – стержень с зубьями
Механизм захвата - шестиплашечный, состоит из плашек, стержня и наконечника. В труболовках ТВМ 60-1 механизм захвата - одноплашечный, состоит из стержня с гребенчатой насечкой, плашки и клина.
Механизм освобождения включает в себя тормозной башмак, ниппель, фиксатор, корпус и плашкодержатель, обеспечивающий синхронное перемещение плашек по наклонным плоскостям, а также удержание плашек в крайнем верхнем или сомкнутом (при освобождении) положении. В труболовке ТВМ60-1 функцию плашкодержателя выполняет поводок, ввинчиваемый в верхний торец плашки и после освобождения удерживающий плашку в сомкнутом положении.
Конструкция труболовок обеспечивает их освобождение от захваченной трубы внутри скважины с фиксацией плашек в сомкнутом положении механическим устройством.
Труболовка внутренняя неосвобождающаяся типа ТВ (рис. 19) изготавливается с резьбами правого и левого направлений. Труболовки с резьбами правого направления могут захватывать и извлекать колонну труб целиком, а труболовки с резьбами левого направления - отвинчивать и извлекать их по частям.
Механизм захвата труболовок - шестиплашечный; состоит из стержня, плашкодержателя, плашки и наконечника. В труболовках ТВ 48-80 и ТВ 60-93 механизм захвата - одноплашечный, состоит из стержня с гребенчатой насечкой, плашки и клина.
Конструкция труболовки позволяет освобождать их от захваченных труб на устье скважины без проведения сварочных работ.
Выпускаются труболовки других типов, например, труболовки наружные освобождающие ТНОС и ТНС [7], труболовки внутренние типа 73 ВТ 60-64, ТВР и т.д. «Ижнефтемаш», кроме оригинальных труболовок, производит комплект ловильного инструмента, который позволяет захватывать и извлекать из скважин насосно-компрессорные трубы, скважинные насосы, забойные двигатели, насосные штанги, штоки сальниковые устьевые, электрические центробежные насосы, а также одновременно извлекать НКТ и насосные штанги при ликвидации аварии [7].
Рис. 19 - Труболовка внутренняя неосвобождающая типа ТВ:
а, б – в сборе без центрирующего приспособления; в – в сборе с центрирующим приспособлением (направление с вырезом); г – в сборе с центрирующим приспособлением (направление с воронкой):
1 – переходник; 2 – стержень; 3 – плашка; 4 – клин; 5 – плашкодержатель; 6 – наконечник; 7 ‑ специальный переводник; 8 – направление с вырезом; 9 – направление; 10 – воронка
Овершот (рис. 20) с запорной втулкой предназначен для залавливания за муфту насосно-компрессорных труб диаметром 60, 70 и 89 мм в колонне 5 и 6 дюймов.
Принцип работы:
Муфта НКТ, пройдя через овершот, упирается в клапан (3). Клапан, передвигаясь вверх, срезает штифт (5) и запорная втулка (6) падает на овершот (8). Жидкость с НКТ сливается через сливные отверстия упора (2) и клапана (3). Когда аварийных труб в скважине мало, определяем заловились аварийные НКТ или нет по давлению в НКТ, для чего разгружаем инструмент, отверстия в клапане закроются за счет конусной посадки клапана и перекрытия отверстий (А и Б). Давление в НКТ возрастает. Овершоты сменные.
| Рис. 20. Овершот: 1 – переводник; 2 – упор; 3 – клапан; 4 – пружина; 5 ‑ штифт; 6 ‑ запорная втулка; 7 – корпус; 8 ‑ овершот; 9 - направляющая |
Ловильный инструмент неосвобождающего плашечного типа предназначен для ловли и извлечения насосных штанг и насосно-компрессорных труб из эксплуатационной колонны. Ловители изготовляют с резьбой левого направления, их применяют с центрирующими приспособлениями (воронками).
Ловители ЛКШ-114 (рис. 21) предназначены для ловли, отвинчивания и извлечения (целиком или по частям) насосных штанг- за тело или муфту в эксплуатационной колонне, а также недеформированных насосно-компрессорных труб диаметром до 48 мм.
Ловитель состоит из корпуса 4, удлинителя 1, плашкодержателей 3 и 6, пружины 2, плашек 5 и 8, винта 7 и стопорного винта 9.
Рис. 21 - Ловитель ЛКШ-114
К верхней части корпуса ловителя прикреплен удлинитель, а к нижней - воронка 10. В верхней и нижней частях корпуса на внутренней поверхности предусмотрены специальные пазы с профилем сечения типа «ласточкин хвост», в которых сверху расположены плашки для ловли штанг за тело, а снизу - плашки для ловли штанг за муфту.
Плашки перемещаются в корпусе синхронно с помощью специальных плашкодержателей, соединенных между собой винтами, и пружины.
Техническая характеристика
Условный диаметр ловимой колонны, мм:
а) наносных штанг:
- за тело 16; 19; 22
- за муфту 38; 42; 46
б) труб:
- за тело В33; В42; В48
- за муфту В33
Условный диаметр колонны обсадных труб,
в которой производится ловля, мм 144¸168
Грузоподъемность, т 24
Основные размеры (с воронкой), мм:
- диаметр 95
- длина 913
Масса (с воронкой), кг 31
Ловитель ЛКШТ-136 (рис. 22) предназначен для ловли и извлечения насосно-компрессорных и насосных штанг (отдельных или расположенных в несколько рядов) из эксплуатационной колонны.
Рис. 22 - Ловитель ЛКШТ-136
Ловитель состоит из трех захватных ярусов: нижнего - для захвата насосно‑компрессорных труб диаметром 73 мм и пучка насосных штанг; среднего - для захвата насосно-компрессорных труб диаметром 48 и 60 мм и насосных штанг за муфту; верхнего - для захвата насосных штанг за тело.
В состав каждого яруса входит корпус - верхний 5, средний 6 и нижний 12. Корпусы соединены между собой резьбой; средний и нижний - при помощи переводника 10.
В верхнем корпусе расположены две откидные плашки 2 с гребенчатой насечкой, которые укреплены в пазах кронштейна 4 на оси 3. Плашки могут поворачиваться в верхнее (раскрытое) положение и возвращаться в исходное.
К верхнему корпусу прикреплен переводник 1 для соединения с колонной бурильных труб, а к нижнему - специальная воронка 15 для направления ловимых штанг и труб внутрь ловителя.
В среднем и нижнем корпусах, на внутренней поверхности предусмотрены наклонные пазы с профилем сечения типа «ласточкин хвост», смещенные относительно друг друга на 120°, в пазах расположено по три плашки 9 и 14. В захватной части плашек имеются острые гребенчатые пазы, а с наружной стороны - конусные выступы с профилем сечения типа «ласточкин хвост», которые входят в соответствующие пазы корпусов. Сверху на торцах плашек установлены стаканы 7 и 13, служащие направляющими для пружин 8 и 11.
Техническая характеристика
Условный диаметр ловимой колонны, мм:
а) насосных штанг:
- за тело 12; 16; 19; 22; 25; 28
- за муфту 26; 38; 42; 46; 53; 60
б) труб гладких:
- за тело 48¸73
- за муфту 56¸73
с высаженными концами:
- за тело 33¸60
- за муфту 18¸63,5
Условный диаметр эксплуатационной
колонны, в которой производится ловля, мм 168¸273
Грузоподъемность, т 50
Основные размеры (с воронкой), мм:
- наружный диаметр 136
- длина 1146
Масса (с вороккой), кг 95
Штанголовитель типа ШК (рис. 23) предназначен для извлечения оставшейся в скважине колонны насосных штанг и устьевых штоков.
Штанголовители типа ШК выпускают в двух исполнениях:
1 - для захвата за тело, муфту или головку насосной штанги;
2 - для захвата за муфту или головку насосной штанги.
Штанголовители изготовляют с резьбой правого направления; их применяют с центрирующим приспособлением (воронкой).
Штанголовитель состоит из переводника 1, нижнего 6 и верхнего 2 корпусов, соединенных между собой резьбой, нижней 7 и верхней 3 пружин, направляющего винта 3, цанги 5, вилки 4, плашек 5 и воронки 10.
На внутренней конической поверхности верхнего корпуса предусмотрена вилка с плашками для ловли штанг за тело. Плашки, перемещающиеся внутри корпуса на перьях вилки, удерживаются в крайнем нижнем положении с помощью верхней пружины.
Рис. 23 - Штанголовитель типа ШК:
а – исполнение 1; б – исполнение 2
В стенке нижнего корпуса имеются три сквозных паза 12 для выхода перьев цанги и байонетный паз 11 для перемещения направляющего винта.
Цанга, вставленная в нижний корпус, предназначена для захвата штанг за муфту или головку.
При подъеме ловителя цанга подхватывает штангу под муфту или головку и, не вращаясь, движется вниз до упора в бурт нижнего корпуса. При этом головка направляющего винта из крайней верхней точки перемещается в вертикальный участок байонетного паза и удерживает цангу от вращения.
Штанголовители спускают в лифтовые насосно-компрессорные трубы на колонне насосных штанг.
Таблица 9 - Технические характеристики штанголовителей типа ШК
| Типоразмер штанголови-теля | Ис-поль-зова-ние | Условный диаметр насосно-компрессорных труб, в которых производится ловля, мм | Диаметр элементов ловимых насосных штанг (ГОСТ 13877‑80), мм | Гру-зо-подъ-ем-ность, т | Основные размеры, мм | Масса, кг | |||
| тела | головки | муфты | D | L | |||||
| ШК´47´19 | 12¸19 | 26¸36 | 26¸38 | 4,9 | |||||
| ШК´47´19-1 | - | 26¸36 | 26¸38 | 3,6 | |||||
| ШК´57´22 | 12¸22 | 26¸46 | 26¸46 | 5,7 | |||||
| ШК´57´22-1 | - | 26¸46 | 26¸46 | 4,1 | |||||
| ШК´69´36 | 89; 114 | 16¸36 | 36¸52 | 38¸57 | 8,5 | ||||
| ШК´69´36-1 | 89; 114 | - | 36¸52 | 38¸57 | 6,0 |
При ликвидации аварии в скважинах значительный объем работ занимает фрезерование аварийных металлических предметов и разбуривание цемента. Скважинные фрезеры типа ФП предназначены для фрезирования верхнего конца насосно-компрессорных, бурильных и обсадных труб с целью захватывания их ловильным инструментом (рис. 24).
Рис. 24 - Скважинный фрезер типа ФП
Фрезер - торцевой, с опорно-центрирующим устройством, позволяющим центрировать его относительно оси колонны. Истирающе-режущие участки фрезера армированы композиционным твердосплавным материалом. В корпусе имеются промывочные отверстия и стружкоотводящие противозаклинивающие каналы.
Для присоединения фрезера к бурильной колонне на верхнем конце корпуса предусмотрена присоединительная резьба.
Скважинные фрезеры-райберы типа ФРЛ (рис. 25, а) предназначены для прорезания окна в обсадной колонне под последующее бурение второго ствола.
Рис. 25. а – скважинный фрезер-райбер типа ФРЛ; б – магнитный фрезер-ловитель типа ФМ
Фрезер-райбер состоит из режущей и ловильной частей. Режущая часть включает в себя цилиндрический и конический райберы и кольцевой фрезер. Ловильная часть представляет собой специальный захват, установленный внутри цилиндрического райбера.
Магнитные фрезеры - ловители типа ФМ (рис. 25, б) предназначены для фрезерования и извлечения находящихся на забое скважины мелких металлических предметов с ферромагнитными свойствами.
Выпускаются также фрезеры типа ФЗ, ФТК, ФК, ФЗО, ФЗК и др. [7].
В процессе ремонтных работ применяют различные вспомогательные инструменты и приспособления.
Скважинные механические фиксаторы типа ФГМ (рис. 26) предназначены для определения местонахождения муфтовых соединений эксплуатационной колонны в скважине.
Рис. 26 - Скважинный механический фиксатор типа ФГМ
Фиксатор состоит из корпуса, узла фиксации, узла центрирования и патрубка с ловушкой.
Корпус 1 - основная деталь фиксатора изготовлен в виде ствола с приваренными к нему наконечниками и ребрами. Резьба в верхней части корпуса, служит для присоединения к колонне заливочных труб.
Узел фиксации состоит из трех защелок 3 подпружинных консольными пружинами и закрепленных в прорезях корпуса пальцем 4 и штифтом 5, а также поршня 6, закрепленного в корпусе установочным винтом 8.
Узел центрирования представляет собой три центрирующие пружины 9, закрепленные в корпусе.
Патрубок с муфтой и ловушкой 7, соединяемый с нижним концом корпуса при помощи резьбы, служит для создания цементного забоя и улавливания поршня с целью повторного использования (на рис. 26 показана только ловушка).
Труборез-фрезер ТФ предназначен для резки насосно-компрессорных, обсадных труб и бурильных труб.
Труборез обеспечивает:
- резку толстостенных труб путем воздействия давления промывочной жидкости на резцы;
- возможность использования как самостоятельно, так и с якорем. Присоединительные резьбы по ГОСТ 633-80.
Универсальная печать типа ПУ2 (рис. 27) предназначена для определения по оттиску, полученному на её алюминиевой оболочке, положения верхнего конца объектов, оставшихся в скважине вследствие аварий. Основными узлами печати являются корпус с деталями для получения оттиска предметов и зажимное устройство.
На утолщение в нижней части корпуса 2 надевается резиновый стакан 8, который прикреплен к корпусу четырьмя винтами 7. На резиновый стакан, в свою очередь, надевается алюминиевая оболочка 6, «перья» которой загибаются на кольцевой заплечик корпуса. На средней (цилиндрической) части корпуса установлен направляющий винт 4 и нарезана трапецеидальная резьба. По винту и резьбе движется зажимное устройство, при помощи которого зажимаются «перья» алюминиевой оболочки.
| Рис. 27 - Универсальная печать типа ПУ2 |
Зажимное устройство состоит из нажимной втулки 5 и нажимной гайки 3. На верхнюю часть корпуса навинчивается переводник 1 с замковой резьбой бурильных труб для присоединения к колонне труб, на которых печать спускается в скважину.
Печать в собранном виде медленно спускают в скважину на бурильных трубах. При необходимости спуск производят с промывкой, печать устанавливают в скважине на верхнем конце объекта. Нагрузка для получения отпечатка не должна превышать 20 кН.
Таблица 10 - Техническая характеристика универсальной печати типа ПУ2
| Типоразмер печати | Условный диаметр колонны обсадных и насосно-компрессорных труб, мм | Максимальная рабочая нагрузка для получения отпечатка, кН | Основные размеры, мм | Масса, кг | |
| D | L | ||||
| ПУ2-102 | 102* | 75; 84 | 4,5 | ||
| ПУ2-146 | 140¸146 | 106; 112; 118 | 10,0 | ||
| ПУ2-168 | 125; 131; 137; 141 | 8,0 |
* Диаметр колонны насосно‑компрессорных труб
Скважинный пробойник для насосно-компрессорных труб типа «ОСА» (рис. 28) - высокоэффективный инструмент для ремонта скважин предназначен:
- для сообщения полости труб с забоем скважины путем пробивки стенки НКТ без использования в подземном оборудовании дополнительных устройств, таких как разрушаемые болты и диафрагмы, управляемые и съемные клапаны и др.;
- для резки прихваченной в скважине колонны НКТ.
Инструмент выпускается в двух модификациях:
- свободного сбрасывания с приводом от столба жидкости;
- опускаемый на штангах.
В трубу НКТ сбрасывается или опускается на штангах инструмент. После достижения необходимого интервала из корпуса инструмента выходит жало и после пробивки отверстия в НКТ автоматически утапливается в корпусе (рис. 28).
| Рис. 28 - Скважинный пробойник «ОСА» |
При спуске инструмента на штангах возможно пробивание множества отверстий в одном сечении - т.е. осуществляется резка труб.
3. Подготовительные работы у скважины перед проведением ремонта
Принимая скважину в ремонт, мастер текущего ремонта в зависимости от способа эксплуатации скважины проверяет исправность станции управления, станка-качалки, электропусковой аппаратуры, ограждений движущихся частей станка-качалки, задвижек фонтанной арматуры или устьевой обвязки, площадок для обслуживания устьевого оборудования, наличие шпилек и гаек на фланцевых соединениях, состояние полированного штока, степень загрязнения нефтью устьевого оборудования, планировку приустьевой территории, загрязнение нефтью территории.
Скважину следует считать подготовленной к подземному ремонту, если создана возможность для проведения всех необходимых операций при условии соблюдения безопасности рабочего персонала, исключении загрязнения окружающей среды от потерь нефти.
Подготовка скважины состоит из двух основных частей: подготовка самой скважины к проведению планируемых работ и подготовка используемого при этом оборудования.
Это установка или ремонт мостков, проверка якорей, установка передвижного агрегата подземного ремонта либо приведение в порядок стационарной вышки, подвешивание ролика к поясу вышки при работе на скважинах, оборудованных УЭЦН, расстановка оборудования на площадке.
Помимо этого к подготовительным работам относят: доставку к скважине труб, насосных штанг, каната, талевого блока, подъемного крюка, укладку труб и штанг на стеллажи, крепление муфт на трубах, работы, связанные с исследованием состояния скважины.
После завершения промывки и задавливания скважины вокруг нее размещают и монтируют оборудование для выполнения подземного ремонта.
В зависимости от способа эксплуатации, особенностей конструкции оборудования, спущенного в скважину, целей подземных ремонтов, состав и размещение оборудования могут быть различными. Общими для большинства работ является наличие у скважины приемных мостков со стеллажами для насосно-компрессорных труб и штанг, якорей для соединения со страховочными канатами, площадки для подъемника.
Порядок проведения подготовительных работ следующий:
- установка передвижных мостков у устья скважины (в тех случаях, когда отсутствуют стационарные);
- проверка якорей для крепления оттяжек;
- устройство площадки для опоры домкрата вышки и агрегата;
- установка вышки в вертикальное положение, выдвижение ее секций вверх;
- установка агрегата у устья скважины;
- центровка мачты и натяжение оттяжек;
- установка настила рабочей площадки.
В процессе подготовки скважины к подземному ремонту наземные сооружения, оборудование, инструменты и контрольно-измерительные приборы должны быть проверены в соответствии с действующими требованиями, обеспечивающими безопасное ведение работ.
При подготовке скважины к подземному капитальному ремонту часто возникает необходимость в прокладке водяной и световой линий, ремонта подъездных путей и т.д.
Приустьевые площадки для подъемных агрегатов входят в качестве одного из основных элементов схемы обустройства устья скважины. Из трех типов площадок – песчано-гравийных, грунтовых, железобетонных – предпочтение следует отдавать площадкам из железобетонных плит. Первые два типа могут выполнять функции временных промысловых сооружений. Необходимость сооружения железобетонных площадок диктуется преимущественным применением агрегатов на колесном ходу.
Перед строительством железобетонной площадки верхний слой грунта снимают и укладывают слой из песчано-гравийной смеси толщиной 25-30 см. На этот слой укладывают железобетонные плиты общей площадью 12 на 3,5 м. Верхняя отметка уровня плит должна располагаться на 0,5 – 0,6 м ниже уровня колонной головки, а расстояние от колонны до границы площадки должно быть в пределах 0,10 – 0,15 м.
После установки плит все швы заливают бетоном и создают откос для выезда подъемника. Для ослабленных (торфяных) грунтов железобетонные площадки должны иметь свайные основания при сохранении песчано-гравийной подушки. Сваи могут иметь винтовую конструкцию. Число и глубина залегания свай определяются расчетным путем на основе подробной информации о составе и характере грунта в районе скважины.
Проведение прочностных проверочных расчетов следует считать безусловно необходимым мероприятием.