• Виктор
  • Статьи
  • 3 мин. чтения

Проблемы применения колтюбинговых технологий

В ряде случаев при эксплуатации скважин на шельфе колтюбинговые технологии являются единственными, способными решать возникающие проблемы. Какие решения оказываются наиболее рациональными?






В ряде случаев при эксплуатации скважин на шельфе колтюбинговые технологии являются единственными, способными решать возникающие проблемы. Такими, в частности, является промывка скважин, исследование скважин, выполнение операций капитального ремонта. Все это обусловлено тем, что геометрия стволов скважин, пробуренных на шельфе, характеризуется значительными длинами горизонтальных участков. Это затрудняет проникновение инструмента к забою скважины и на удаленные участки. Какие решения оказываются наиболее рациональными?

Опыт эксплуатации скважин на Севере показывает, что в начальный период при работе в режиме фонтанирования и высоком пластовом давлении идет интенсивный вынос проникающих в полость скважины воды, конденсата и песка вместе с пластовой жидкостью или газом. При этом глушения скважины не происходит, пока скорость восходящего потока газа превышает скорость осаждения частиц. Как только это соотношение нарушается, то и песок и жидкость (в газовых скважинах) начинают падать на забой, засыпают перфорационные отверстия и постепенно глушат скважину.

Опыт проведения капитальных ремонтов показывает, что выполнение очистки забоя от песка с помощью традиционных технологий, включающих глушение скважины, спуск колонны промывочных труб, собственно промывку, вызов притока, удаление колонны занимает 3 – 4 недели. При использовании колтюбинговых технологий, не требующих глушения и вызова притока время выполнения работ составляет максимум 3 – 4 дня. Кроме того исключаются осложнения и повышается уровень безопасности проведения работ, поскольку исключаются спуско-подъемные операции колонны НКТ, что очень важно при выполнении работ на шельфе. Исключение этих операций особенно актуально, поскольку размеры приустьевых площадок ограничены, а расстояния между устьями скважин малы.

Компактность колонн гибких труб, намотанных на барабаны, позволяет иметь на каждом кусте скважин набор бунтов различных диаметров, необходимых для выполнения работ различного типа. Это справедливо прежде всего для скважин расположенных на кустах или платформах.

В этом случае колтюбинговый агрегат подземного ремонта состоит из трех блоков: катушка с колонной труб, устьевого оборудования и привода с кабиной управления. Во время выполнения ремонта над устьем скважины устанавливается транспортер колонны гибких труб.

К недостаткам колтюбинга относятся прежде всего высокое гидравлическое сопротивление и низкая изгибная жесткость гибких труб, приводящая к потере устойчивости при появлении сжимающих нагрузок. Нагрузки подобного рода появляются при перемещении гибких труб в горизонтальных участках скважин или при заклинивании колонны.

В основном все элементы колтюбинговых установок выполняются с использованием обьемного гидропривода. Однако опыт эксплуатации в условиях холодного климата показывает, что наличие в рабочей жидкости воды приводит к отказу гидросистемы. Растепление гидропривода в условиях низких температур достаточно трудоемкая операция, поскольку исключить появление воды в гидросистеме реально не представляется возможным.

Спуск колонны гибких труб при проведении промывки или разбуривания сопровождается оседанием песка и появлением дополнительных сил трения, в результате чего колонну заклинивает или происходит потеря ее устойчивости. С начала потеря устойчивости происходит в плоскости, которая по мере увеличения значения критической силы превращается в спираль. Для предотвращения этих явлений используют двухкомпонентные промывочные жидкости на основе воды или легкой нефти с азотом и добавлением ПАВ.

Для анализа ситуаций и оценки вероятности появления потери устойчивости колонн труб, расположенных в горизонтальных участках необходимо знать величину критической силы, при которой это явление возникает. Процесс потери устойчивости сопровождается принятием ее оси криволинейной формы. Будем полагать ее близкой к синусоиде. Моментом потери устойчивости будем полагать ситуацию, при которой гибкая труба деформируясь начинает касаться одновременно в диаметральной плоскости стенки обсадной колонны или стенок скважины в двух или более точек. Т.е. ее ось оказывается вписанной во внутреннее пространство скважины. При этом осевая сила, воздействующая на трубу, создает условия для упрочнения контакта гибкой трубы с поверхностью канала в котором она находится – внутренней поверхностью обсадной трубы или стенки скважины.

Для определения условий возникновения потери устойчивости определим зависимость критической силы Ркр от условий работы гибкой трубы. Найдем ее минимальное значение, при котором происходит плоский изгиб трубы.

Исходя из условий образования упругих деформаций при потере устойчивости определим радиус кривизны оси трубы R исходя из закона Гука при изгибе [1] R = EIx / Mx
, где EIx
жесткость при изгибе, Mx
– крутящий момент, изгибающий трубу. Для рассматриваемого случая величина максимального изгибающего момента в упругой области деформирования будет Mx
= St Wx , где St – предел текучести метериала трубы, до которого деформации трубы будут упругими. (В силу близости значений, примем предел упругости и предел текучести равными). Wx – осевой момент сопротивления трубы изгибу. Эта величина может быть представлена как Wx
= Ix / r, где r – максимальное расстояние от оси трубы до поверхности, т.е. наружный радиус гибкой трубы.

Подставив значение момента, получим R = EIx / St Wx = E r / St .

Основываясь на геометрических соотношениях наружной поверхности синусоиды, ограниченной стенками скважины можно записать, что

L = 2 (2f (R – f))0,5, где L – длина полуволны деформированной оси трубы, f – прогиб наружной поверхности гибкой трубы.

Затем подставив полученное значение длины полуволны L в формулу Эйлера [ 2 ], найдем критическую силу Pкр = п2 EIx /L2
. Подставив все полученные значения в формулу Эйлера можно получить единую формулу для определения критической силы, вызывающей потерю устойчивости гибкой трубы находящейся в стесненных условиях во внутренней полости обсадной трубы. В окончательном виде формула для определения критической силы будет иметь вид

Ркр = п2 EIx / 8f((E r / St ) –f)

Как видно, критическая сила зависит от жесткости трубы и прочностных и деформационных характеристик материала из которого она изготовлена.

Результаты расчетов, выполненных для произвольных условий расположения труб различных диаметров расположенных в скважинах с внутренним диаметром 100 и 200 мм показаны в таб. 1.

Таб.1. Зависимость критической силы при потере устойчивости от диаметра обсадной колонны и диаметра колонны гибких труб.

Диаметр обсадной трубы, мм

Критическая сила, Н при диаметре колонны гибких труб, мм

24

33

35

42

55

60

100

1777

8172

10990

28624

137807

250729

200

331

1316

1705

3857

13466

20461

Наиболее наглядно эта зависимость иллюстрируется графиками на рис.1

Рис. 1

Видно, что увеличение наружного диаметра гибкой трубы приводит к нелинейному росту критической силы. При этом, чем меньше внутренний диаметр скважины, тем меньше склонность трубы к потере устойчивости. Это вполне логично, если проанализировать изменение критической силы при уменьшении диаметра скважины до значения, равного наружному диаметру труб – гибкая труба вообще потеряет склонность к потере устойчивости.

Поскольку применение тяжелого низа с колонной гибких труб не имеет смысла, то перемещение ее на горизонтальных участках возможно за счет «гидравлического» продавливания. При этом давление в колонне гибких труб должно создавать осевое усилие, превышающее критическую силу. Ограничивающим значением этого давления является величина, соответствующая тангенциальным напряжениям разрушающим трубу. Значение давления, обеспечивающего перемещение торца трубы без учета сил трения и преодолевающего только критическую силу приведено в таб.2. Максимальное давление для труб принято равным 40 МПа.

Таб.2 Зависимость давления проталкивания от диаметра обсадной колонны и диаметра колонны гибких труб.

Диаметр обсадной трубы, мм

Давление проталкивания Па при диаметре колонны гибких труб,

24

33

35

42

55

60

100

6,1

14,9

17,9

32,3

92*

138*

200

1,1

2,4

2,8

4,4

8,9

11,3

*значения давлений превышающих прочность тубы

Для выполнения этих операций на конце колонны гибких труб необходимо установить клапан, который запирает канал выхода технологической жидкости из внутренней полости гибких труб. Когда клапан закрыт, то давление жидкости воздействуя на его торец создает усилие выпрямляющее трубу и проталкивающее ее. После проталкивания трубы клапан должен быть открыт и поток жидкости будет использован для выполнения технологических операций (конструкция устройства в настоящем материале не раскрывается).

Анализ полученных результатов показывает, что наиболее рациональной с точки зрения исключения потери устойчивости при перемещении колонны гибких труб является использование максимально возможных диаметров. При этом предпочтительными являются скважины с минимальными диаметрами ствола или колоннами обсадных труб.

Литература

1. Феодосьев В.И. –М,:Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2004, -592 с.

2. Писаренко Г.С. и др. Справочник по сопротивлению материалов. Киев,: ИЗД-во Наукова думка 1974, 689 с.

3. Вайншток С.М. и др. Подземный ремонт и бурение скважин с
применением гибких труб. –М,: ИЗ-во
Академии горных наук, 1999. – 224с.


Source: https://oaoo.ru/ptps/problemy-primeneniia-koltubingovyh-tehnologii.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

Диверсификация научно-технического развития и управления эффективностью предприятий ТЭК в нестабильной макроэкономической среде: особенности и проблемы

УДК: 622.24: 624 В современных условиях предприятия топливно-энергетического комплекса столкнулись с серьезными сложностями как в области обеспечения важнейшими...

Технологии эффективной добычи. Скважинная компоновка для одновременно-раздельной закачки СК-ОРЗ-И с электроуправляемыми клапанами ЭКС

УДК: 622.276 Совместная эксплуатация раздельных нефтеносных пластов, имеющих различные геологические характеристики, как правило, снижает технологические показатели в целом...

Заканчивание горизонтальных скважин

Рассмотрен процесс разработки усовершенствованной конструкции щелевого фильтра, позволяющего повысить эффективность спуска в скважины с большим отходом от вертикали...

Цементирование эксплуатационной наклонно-направленной скважины при высокой температуре

УДК: 622.245 Нефтяные скважины после бурения закрепляют спускаемыми в них колоннами стальных труб (обсадной колонной). Наружный диаметр труб...

Умные композиции для увеличения нефтеотдачи. Наноструктурированные нефтевытесняющие композиции пролонгированного действия

УДК: 622.276.6 В статье приводятся результаты лабораторных исследований, промысловых испытаний и промышленного использования технологий увеличения нефтеотдачи с применением...

Определение плотности зарядов для дефектов типа «трещина»

УДК: 621.643; 620.1 В статье рассмотрена проблема определения распределения плотности поляризационных зарядов для различных видов дефектов типа «трещина»...

Нормализация паронагнетательных скважин подземно-поверхностной системы термошахтной разработки

УДК: 622 В статье рассмотрены основные технологии нормализации забоев добывающих и нагнетательных скважин. Представлена основная технология очистки забоев...

Сибирская Сервисная Компания вошла в тройку лидеров ежегодной премии Первого Бурового Портала

Информационно-консалтинговое агентство «Первый Буровой Портал» подвело итоги ежегодной независимой премии «Лучший работодатель среди буровых компаний-2022». Главная её цель...

Расширяя сервисные компетенции

УДК: 622.276.05 В мае 2023 года ТМК Нефтегазсервис (ТМК НГС), входящей в ТМК, исполнилось 15 лет. Все эти...

Проблемы применения колтюбинговых технологий

В ряде случаев при эксплуатации скважин на шельфе колтюбинговые технологии являются единственными, способными решать возникающие проблемы. Какие решения...

Начаты вскрышные работы на золоторудном месторождении Сухой Лог

 © t.me На Сухом Логе состоялся первый технический взрыв — за полминуты подняты на воздух 262 тыс. куб.м. По словам представителя компании «Полюс», вскрыша...

На Удокане новый экскаватор, в Еркавце новый железнодорожный кран

 © metalinfo.ru ЭКГ-15, самый крупный экскаватор в автопарке горной техники «Удоканской меди», приступил к работе на карьере Западный 2 на высоте почти 2...

Явление сверхвязкости в водомасляных эмульсиях

УДК: 678:532.7:621 Обнаружен неизвестный ранее эффект значительного увеличения динамической вязкости и термической стабильности водомасляных эмульсий, полученных в присутствии...

Перспективы российского нефтесервиса

УДК: 622.276 Последние годы для российского нефтесервиса ознаменовались формированием в стране высококонкурентного рынка. Однако непростые политико-экономические условия вносят...

Принципы диагностирования ресурсного обеспечения в процессе строительства и ремонта объектов добычи и транспорта углеводородов

УДК: 620+656(075.8) В статье дается определение подвижности мобильных наземных машин и технологических комплексов. Она рассматривается как интегральная характеристика...

Снижение энергоемкости строительства скважин путем применения растворов с улучшенными триботехническими характеристиками

УДК: 622.24 При строительстве наклонно-направленных скважин на пространственно-искривленных участках ствола имеют место большие контактные нагрузки и огромные сопротивления...

На крупнейшей шахте ДНР введена в эксплуатацию новая лава

 © dan-news.ru Новая лава введена в эксплуатацию на шахте «Комсомолец Донбасса» в городе Кировское. «Восемь месяцев на шахте „Комсомолец Донбасса“ строили новую лаву...

«Воркутауголь» — крупнейший производитель угля в Арктике

 © img.geliophoto.com Воркута — самый восточный город Европы и третий по числу жителей в республике Коми. Город появился и стал развиваться исключительно благодаря добыче...

Умные микроконтейнеры для повышения эффективности физико-химических МУН

УДК: 66.095.96 В статье рассмотрены актуальные проблемы добычи нефти в России, выявлены комплексные направления модернизации нефтедобывающего комплекса, а...

Технология манжетного цементирования, не требующая нормализации

УДК: 622.245 В настоящее время одной из проблем при заканчивании скважин для проведения работ по многостадийному гидроразрыву пласта...