Устройства для ликвидации прихватов

Гидравлический ударный механизм ГУМ предназначен для ликви­дации прихватов бурильных и обсадных колонн, труб, испытателей пластов и т.д. путем нанесения ударов, направленных снизу вверх ли­бо сверху вниз в зависимости от сборки механизма. Он (рис. 8.28) со-

стоит из шпинделя 1; переводников 2 и 7; цилиндра 3, имеющего две камеры разного сечения; бойка 4; поршня 5 и штока 6. Вся система ГУМ герметизирована и внутри заполнена маслом.

Для работы с ГУМ отсоединяют неприхвачен- ную часть колонны от прихваченной с помощью ловильного инструмента, а если верх извлекаемой колонны оканчивается замковой резьбой нижнего переводника 7, то ГУМ соединяют с аварийной колонной. Свободному закреплению замковой резьбы нижнего переводника с замковой резьбой аварийной колонны способствует наличие шлице- вой пары у переводника 2, и шпинделя 1. Затем натягивают бурильную колонну с усилием, превы­шающим ее вес на 200 - 800 кН. Вначале скорость шпинделя с поршнем будет небольшой, так как он движется вверх за счет перетока масла из верхней полости (большей) в нижнюю (малую) через три последовательных отверстия. Пройдя 213 мм, пор­шень попадает в цилиндр 3 с продольными пазами. При этом площадь сечения для прохода масла из большей полости в малую увеличивается более чем в 200 раз. Масло свободно, почти без давления пе­ретекает вниз, шпиндель 1, увлекаемый сжимаю­щимися трубами, мгновенно перемещается вверх и бойком 4 ударяет по нижнему торцу шлицевого переводника 2. Этот удар передается прихваченно­му инструменту через корпус цилиндра 3 и пере­водник 7. Для повторного удара перегоняют масло из нежней (малой) полости цилиндра в верхнюю. Для чего на шпиндель создают осевую нагрузку 10-20 кН, направленную вниз. ГУМ готов к по­вторному удару.

Для осуществления ударов, направленных вниз, ГУМ разбирают, цилиндр 3 вместе с поршнем 5 переворачивают на 180° и снова собирают.

Работает ГУМ ударами вниз следующим образом. Колонну раз­гружают на величину веса УБТ, происходит медленный переток масла из нижней полости цилиндра 3 в верхнюю. После входа поршня в большую полость давление масла падает, УБТ падает вниз до упора, пока торец переводника шпинделя не ударит по торцу шлицевого пе­реводника 2. Этот удар передается прихваченной части инструмента. В случае надобности удары повторяются. Число ударов для различных случаев колеблется от 1 до 100.

Опыт применения ГУМ в различных условиях показывает, что при температуре в скважине более 140 °С его применение нецелесообразно.

 

Возбудитель упругих колебаний В УК предназначены для ликви­дации прихватов путем нанесения мощных ударов по прихваченной колонне труб.

Он состоит (рис. 8.29) из корпуса 5, пере­ходников 9, 2 и 1, ограничительной втулки 4, регулировочного винта и бойка 6, телескопиче­ского штока 3, разъединительных муфты 8 и ниппеля 7.

Принцип работы ВУК основан на создании ударами продольных колебаний в колонне труб за счет расцепления телескопического узла. Для работы возбудителем упругих колебаний бу­рильную колонну развинчивают над местом прихвата, опускают ВУК. При повышении сил фрикционного сцепления муфта 8 и ниппель 7 разъединяются, в результате резкого скачка ко­лонны труб начинает колебаться и освобождать­ся. При волновом воздействии на прихваченную часть колонны переводник 1 с манжетами вос­принимает вес жидкости, находящейся над ним, вызывает гидродинамический эффект и устраня­ет резкое перемещение бурильной колонны и талевой системы.

При неосвобождении колонны ВУК заря­жают повторно прямо в скважине, для чего бу­рильную колонну опускают. При этом шток дой­дет до упора ниппеля в регулировочный винт. Бурильную колонну проворачивают с усилием, соответствующим жесткости разъединительного узла, и повторяют работы в описанной последо­вательности до освобождения прихваченной колонны, а при невозможности ее освобождения - до запланированного числа ударов.

При использовании возбудителя упругих колебаний как ударного ясса с выбиванием прихваченной части труб вверх, его опускают без переводника 1 и работают так же, как и в случае его использования для волнового возбуждения колебаний. В результате натяжения бурильной колонны происходят разъединение муфты 8 с ниппелем 7 и после­дующий удар наковальни по втулке 4, жестко соединенной с извле­каемыми трубами.

Устройство для ликвидации прихватов УЛП — 190-1 предназна­чено для ликвидации прихватов колонны труб, преимущественно вы­званных заклиниванием.

Устройство (рис. 8.30) состоит из корпуса 1, уплотнительной манжеты 2, корпуса 3, предохранительного кольца 4, зубьев 5 в окне корпуса, зубьев 6 на плашке, приваренной к штоку, и штока 7. Работа устройства основана на принципе создания ударов, направленных или вверх, или вниз, за счет растяжения-сжатия части колонны труб, рас­положенной над зоной прихвата.

 

Техническая характеристика УЛП - 190 - 1 приведена ниже.

 

Устройство в скважину опуска­ют со следующей компоновкой: на­правляющая воронка, ловильный ин­струмент, безопасный переводник, устройство УЛП - 190 - 1, УБТ дли­ной 60 - 70 м, центратор и бурильные трубы. При сборке проверяют состоя­ние узлов компоновки в устройстве свободного хода штока в осевом и радиальном направлениях.

 

Фрезеры

Фрезеры - это широко применяемые инструменты. Они выпол­няют различные функции в скважинах. В одних случаях они исполь­зуются для разрушения предметов в скважинах путем их фрезерования на забое: в других - как вспомогательный инструмент с целью подго­товки верхней части колонны труб для захвата их ловильным инстру­ментом. Наконец, они используются для забуривания нового ствола при отклонении от оставленного предмета в скважине. Кроме того, существуют конструкции фрезеров для правки обсадных колонн, а также для облегчения срезания осложненной части труб.

Фрезер забойный ФЗ предназначен для разрушения металличе­ских предметов.

Он состоит (рис. 8.31) из корпуса 1, истирающего участка 3 и режущих пла­стин 4 с релитом 2. На истирающем участ­ке фрезера запрессованы в заплавлены припоем режущие пластины из металлоке- рамического твердого сплава. Боковая по­верхность фрезера направлена релитом 2.

Фрезеры торцовые ФТ предназначе­ны для фрезерования металлических пред­метов в обсаженных скважинах с целью очистки по всему сечению ствола. Внешне они похожи на фрезеры типа ФЗ.

Фрезер комбинированный ФЗК пред­назначен для кольцевого фрезерования по наружному диаметру и последующему фрезерованию по всему сечению металли­ческого предмета. Он совмещает функции кольцевого и забойного фрезеров и изго­товляется только с наружным диаметром 118 мм для работы в колоннах с внутренними диаметрами 122 - 148 мм. Применяется фрезер преимущественно для фрезерования труб диаметрами 73 и 89 мм. Длина фрезера 625 мм, вы­сота режущей части 20 мм, масса 35 кг.

Фрезер пилотный ФП предназначен для фрезерования в обсадной колонне прихваченных труб, пакеров, муфт, монтажных элементов погружных электронасосов и т.д. Как и фрезер ФЗК, он изготовляется только одного размера с наружным диаметром 115 мм для работы в колоннах с наружными диаметрами 140 - 146 мм. Диаметр штока 50 мм, для длина фрезера 385 мм, высота режущей части 20 мм, масса 16 кг. У всех фрезеров этой группы режущая часть выполнена из ме- таллокерамического твердого сплава. Верхняя часть фрезеров имеет соответствующую резьбу замковой муфты, которая изготовляется ле­вой и правой. Фрезерами этих типов рекомендуется работать совмест­но с металлоулавливателями.

 

Рекомендуется следующий режим работы:

 

Подача насосов, л/с 10-12

Максимальная осевая нагрузка, кН до 40

Частота вращения фрезера, об/мин 100

Фрезеры кольцевые ФК предназначены для офрезерования прихваченных труб (бу­рильных, насосно-комрпессорных и насосных штанг), а также других круглых предметов.

Фрезер (рис. 8.32) состоит из головки 1 с присоединительной резьбой под соответст­вующие трубы; корпуса 2 с винтовыми паза­ми внутри и режуще-истирающим участком 3 на торце, армированным дробленым металло- керамическим твердым сплавом.

Фрезер изготовляют как с правой, так и с левой присоединительной резьбой. Направле­ние винтовых пазов корпуса обратное на­правлению присоединительной резьбы голов­ки. Режим работы кольцевого фрезера:

 

Осевая нагрузка, кН 10-50

Подача насосов, л/с 10-12

Частота вращения, об/мин 50-90

 

Фрезер - воронка ФВ предназначается для офрезерования верхне­го конца бурильных и насосно-компрессорных труб в обсадной колон­не. Она представляет собой стандартную воронку режуще-истирающая часть, которой армирована дробленым твердым сплавом на припое. Как правило, фрезер-воронкой работают совместно с ловильным инст­рументом, например с ловителем.

Фрезер-райбер ФРС предназначен для прорезания обсадной ко­лонны с целью забуривания нового ствола в скважине.

Фрезер-райбер изготовляется комплектно. В комплект входят три райбера для последовательного увеличения «окна». Сначала работают меньшим райбером № 1 (а), затем последующими спусками райберов № 2 (б) и № 3 (в) «окно» увеличивают до нужных размеров. Фрезер- райбер ФРС - неразборная конструкция. Рабочая часть его наплавля­ется твердым сплавом.

Фрезер-райбер прогрессивного резания РПМ (рис. 8.33) также предназначен для прорезания обсадной колонны с целью забуривания нового ствола в скважине и заменяет комплект фрезеров ФРС. Конст­руктивно он отличается от последних тем, что в одном фрезере имеют­ся три рабочие поверхности разного диаметра, заменяющие три фрезе­ра ФРС. Режущие элементы фрезера изготовлены из пластин высокого прочного твердого сплава.

Комплекс режущего инструмента (КРИЗ) предназначен для вскрытия «окна» в обсадной колонне и последующего забуривания через него в скважине нового ствола.

Комплекс состоит из фрезер-райбера пилот­ного (рис. 8.34, а) и фрезер-долота (рис. 8.34, б). С помощью первого прорезается «окно» в об­садной колонне и благодаря направляющему штоку достигается плавный выход фрезер- райбера из колонны. Фрезер-долотом калибру­ется «окно» и часть ствола за ним, чем созда­ется беспрепятственное углубление скважины и гарантируемое прохождение долота любого типа соответствующего размера.

Фрезер-райбер (см. рис.8.34, а) состоит из корпуса 1 и штока 2. Рабочие поверхности корпуса оснащены режущими зубьями из твердосплавных пластин, а шток наплавлен релитом. Для соединения с бурильной колон­ной верхняя часть корпуса фрезера выполнена в виде муфты с замковой резьбой. Фрезер- долото (см. рис. 8.34, б) состоит из муфты 1 с присоединительной замковой резьбой вверху, корпуса 2, армированного по торцовой и боко­вой поверхностям дробленым металлокерами- ческим твердым сплавом 3.' Перед спуском в скважину проверяется состояние присоедини­тельной резьбы и режущей поверхности, а также диаметр фрезер- рейбера.

Комплекс работает следующим образом. Спуском фрезера- райбера прорезают «окно» в обсадной колонне на длину до 1 м, затем фрезер-долотом фрезеруют и калибруют «окно» необходимого профиля.

 

Ражим работы:

 

Частота вращения ротора, об/мин 60-80

Нагрузка, кН <10-20

Подача насоса, л/с >10

 

После работы детали комплекса промываются, обмеряются, ис­правные консервируются и устанавливаются на аварийной площадке. Фрезер-райберы с изношенной поверхностью или замковой резьбой отправляются на ремонт.

Фрезеры колонные конусные типа ФКК применяют для выравни­вания фрезерованием поврежденных участков обсадных колонн. Фрезеры изготовляют двух видов (рис. 8.35): с боковым промывочными отверстиями; с боковыми и центральными промывочными отверстиями.

 

Первые выпускают диаметром до 167 мм, а остальные - большим диаметром. Режущую часть фрезеров армируют пластинами из твердо­го сплава, которые вставляются в пазы и припаиваются латунным прутком.

 

Смятые и сломанные поверхности труб фрезеруют при следую­щем режиме:

 

Частота вращения ротора, об/мин 60 - 120

Осевая нагрузка, кН 5

Равномерное повышение осевой нагрузки в начальный

период фрезерования, кН 20

Количество прокачиваемой жидкости, л/с 12

Через каждый 1 м проходки, но не более чем через 20 мин работы на поврежденном участке, производят отрыв и приподъем фрезера не менее чем на 13 - 15 м над местом фрезерования.

 

Печати

 

Печатями различных видов пользуются, например, для определе­ния места положения оборванной бурильной трубы и в других ситуа­циях и характера нарушения обсадной колонны, чтобы получить пред­ставление о предмете, находящемся в скважине. Печати бывают свин­цовые, объемные универсальные.

Серийно изготовляют только печати торцовые универсальные

ПУ (табл. 8.7).

 

 

Труборез внутренний механический предназначен для срезания труб, оставленных в скважине, с целью последующего извлечения их из нее. Труборез (рис. 8.36) состоит из корпуса 1, режущих пластин 3, часть наружной поверхности которых наплавлена твердым сплавом 4, и осей 2, с помощью которых режущие пластины крепятся на корпусе. Корпус трубореза имеет продольные пазы; в них размещены режущие пластины и отверстия аяб для прохождения бурового раствора.

Труборез спускается в скважину на бурильной колонне, которая во время спуска через циркуляционное отверстие а заполняется рас­твором. После установки трубореза на место работы восстанавливает­ся циркуляция бурового раствора. Бурильную колонну вращают с ми­нимальной частотой ротора 40 - 50 об/мин. Под действием перепада давления бурового раствора 3-5 МПа режущие пластины 3 выходят из пазов корпуса и, прижимаясь поверхностью с наплавленным твер­дым сплавом к трубе, режут ее. Время, необходимое для перерезания трубы, составляет 1 - 2ч.

 

По окончании работы нижние концы режущих рычагов выходят из пазов в корпусе. При этом буровой раствор вы­ходит через отверстия б в межтрубное простарнбство, давление снижается, что сигнализирует об окончании резания трубы. После выключения циркуляции раствора режущие пластинки под дейст­вием собственного веса опускаются. Тру­борез без затруднений извлекается из скважины.

Труборезка внутренняя пескоструй­ная (рис. 8.37) предназначена для обреза­ния обсадных колонн в скважинах диа­метром от 146 до 324 мм.

Труборезка состоит из корпуса 1, шаров 2 и 9, втулки 3, стопорных винтов 4, эластичных колец 5, ниппеля 6, насад­ки 7 и башмака 8.

Труборезку готовят к работе сле­дующим образом. В корпус 1 ввинчивают башмак 8, устанавливают втулку 3 с уп­лотнениями 5 и фиксируют стопорными винтами 4. Затем из комплекта сменных ниппелей берут ниппели под обрезаемый диаметр труб и ввинчивают в корпус. В зависимости от толщины стенок обрезае­мых труб регулируют степень завинчива­ния ниппелей в корпус. Для оптимального режима резания необходимо, чтобы насадка находилась не более чем в 8 - 10 мм от стенки обрезаемой трубы. Для получения оптимального расстояния между стенкой трубы и торцами ниппелей регулируют степень завинчивания ниппелей путем перемещения их в резьбовом соединении ниппеля с корпусом.

Подготовленную труборезку опус­кают к месту резания и восстанавливают циркуляцию бурового раствора. Затем бросают шар 9 для перекрытия цен­трального канала и направления потока бурового раствора через насадки. В тру­бы закачивается жидкость для резания

 

 

(раствора с песком). Одновременно бу­рильную колонну с труборезкой вращают. Выходящая из насадок жидкость прорезает трубу через 2 - 3 ч. После этого забрасыва­ется второй шар. Под давлением срезаются стопорные винты, втулка 3 опустится, от­кроются циркуляционные отверстия, пере­крытые втулкой, и циркуляция начнется через них. Убедившись в наличии цирку­ляции и полном выносе песка из скважи­ны, ее прекращают и труборезку извлекают из скважины.

Режим работы трубореза:

производи­тельность агрегатов АН - 700 - 12 л/с. час­тота вращения трубореза - около 10 мин"¹, давление на агрегатах -20 - 24 МПа; опти­мальное содержание песка в растворе - 50 - 100 г на литр раствора.

Устройство УВУ предназначено для срезания трубы и вырезания участка об­садной колонны с целью забуривания в этом интервале нового ствола. Надобность в забуривании нового ствола возникает при ликвидации аварии в скважине или при восстановлении бездействующих скважин.

Устройство (рис. 8.38) состоит из корпуса верхнего центратора 1, пружин 2 и

направляющей центратора 3, колец 4,

15 цилиндра 5, иглы 6, втулки 7, порш­ня 8, насадки 9, винта 10, толкателя 13, корпуса 14, уплотнительного кольца 16, рычага 17, резцов 18, фиксаторов с пружи­ной 19, ограничителя 20, болта 21, корпуса 22, корпуса нижнего центратора 23 и нако­нечника 24. УВУ изготовляется для работы в обсадных колоннах диаметрами 168, 194 и 219 мм. Оно представляет собой единую цельную конструкцию, в которую в зави­симости от диаметра вырезаемой части обсадной колонны вставляются сменные детали - резцы, ограничители и направ­ляющие.

 

Отклонители

В аварийной ситуации довольно часто приходится забуривать второй ствол, с це­лью обойти оставленный в скважине инст­румент и войти в продуктивный горизонт новым стволом. Для этого необходимо иметь отклоняющие устройства. Об этих устройствах подробно изложено в пятом разделе, поэтому здесь мы остановимся подробнее на отклонителях типа ОТЗ и ОЗСТ. (рис. 8.39, табл. 8.8).

Отклонители типа ОТЗ и ОЗСТ предназначены для обеспечения необхо­димого отклонения фрезера, режущего и бурильного инструментов при прорезании «окон» и забуривании нового ствола через обсадную колонну в скважине.

Собранный отклонитель, при необхо­димости ориентированный в заданном на­правлении, спускается в скважину и плав­но ставится на забой. При этом пружину 3 (см. рис. 8.39) будут удерживать спускной клин 2 по центру, а винты 1 исключать его вращение. Под действием осевых усилий срезаются специальные винты 9, корпус 7 перемещается вниз, а плашки 8 разводятся и врезаются зубьями в стенку обсадной колонны. Клин-отклонитель 5 смещается вниз в сторону по направле­нию движения пальца 6 в прорези и упирается тыльной частью в об­садную трубу, исключая образование просвета между последними уз­лами. После этого срезаются винты 4 и освобождается спускной клин 2, который затем поднимается из скважины совместно с пружинами 3. Клин-отклонитель, закрепленный плашками, остается в скважине.

 

 

Более подробную информацию об осложнениях и авариях в буре­нии можно получить в «справочнике инженера - технолога по буре­нию глубоких скважин» (А.Г. Калинина, Р.А. Ганджумяна, А. Г. Мес­сер, Москва изд-во Недра, 2005).

Таблица 8.8

Основные параметры отклонителей для забуривания новых стволов в обсадной колонне

 

Контрольные вопросы к разделу 8.

1. Причины возникновения и отрицательные последствия осложнений.

2. Поглощение промывочной жидкости.

3. Притоки в скважину, газонефтеводопроявления.

4. Потеря устойчивости стенок скважины, осыпи, обвалы.

5. Затяжки и посадки бурильных и обсадных колонн, заклинивания и прихваты.

6. Желобообразования.

7. Аварии. Причины аварий и их ликвидация.

8. Инструменты и устройства, предупреждающие технологические осложнения.