Министерство образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт геологии и нефтегазового дела
Специальность “Бурение нефтяных и газовых скважин”
Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин
ПРИМЕНЕНИЕ КОЛТЮБИНГОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ В БУРЕНИИ.
Выпускная квалификационная работа
Студент _______________
(подпись)
_______________
(дата)
Руководитель _______________
(подпись)
_______________
(дата)
Допустить к защите,
заведующий кафедрой
профессор, д. т. н. _________________
“____” __________ г.
Томск
СОДЕРЖАНИЕ
Реферат
Введение
1.Агрегаты с использованием колонн гибких труб
1.1.История создания агрегатов
1.2.Основные преимущества оборудования с использованием колонн гибких труб и область его применения
1.3.Основные принципы конструирования агрегатов
1.4.Требования к конструкции агрегата
1.5.Унификация узлов агрегатов
2.Устройство агрегатов для работы с колонной гибких труб
2.1.Основные типы компоновок агрегатов
2.2.Узлы, обеспечивающие транспортирование колонны гибких труб
2.3.Узлы для хранения колонны гибких труб
2.4.Система управления агрегатом
3.Основные узлы агрегатов, их расчет и конструирование
3.1.Транспортер колонны гибких труб (инжектор)
3.2.Барабан (лебедка)
3.3.Трубоукладчик
3.4.Привод
4.Колонна гибких труб
4.1.Мировой опыт применения колонн гибких труб
4.2.Материалы, применяемые для изготовления колонны
4.3.Технология изготовления колонны
4.4.Механизм разрушения гибких труб и основные результаты их эксплуатации
4.5.Пути повышения надежности колонны гибких труб
4.6.Характеристика гибких труб
5.Буровые работы с использованием колонны гибких труб
5.1.Особенности проведения буровых работ
5.2.Оборудование, применяемое для бурения
5.3.Буровые установки
5.4.Особенности расчета параметров колонны гибких труб при бурении
5.5.Особенности работы колонны гибких труб
Список литературы
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа 54 с., 22 рис., 1 табл., 4 источника.
Цель работы:.
Данная работа предусматривает обзор применения колонны гибких труб (КГТ) при бурении скважин. В результате работы были анализированы несколько источников, из которых сделаны следующие выводы, отраженные в данной работе.
Выпускная квалификационная работа выполнена с учетом современных достижений в области техники и технологии бурения скважин с применением КГТ.
ВВЕДЕНИЕ
Проблемы, которым посвящена эта работа, в равной степени относятся и к бурению, и к подземному ремонту, и к исследованию скважин. Общим для всех этих различных по назначению, применяемой технике и технологии операций является использование колонны гибких непрерывных металлических труб.
История возникновения данной техники и технологий традиционна для нашей страны. Первым опытом применения непрерывной гибкой металлической трубы для подземного ремонта и добычи пластовой жидкости можно считать использование установки погружного электроцентробежного насоса, разработанной под руководством Н.В. Богданова. Ее отличительной особенностью был спуск и эксплуатация погружного агрегата на колонне гибких стальных труб. Кабель питания погружного двигателя при этом располагался внутри колонны. Это предложение и было основным в идее автора проекта, поскольку исключало контакт кабеля со стенками эксплуатационной скважины при спускоподъемных операциях и эксплуатации. В результате надежность кабеля многократно увеличивалась по сравнению с традиционными схемами. Помимо этого, выполнение подземного ремонта сводилось к наматыванию трубы на барабан без свинчивания и развинчивания резьбовых соединений колонны. Данное техническое решение имеет много положительных сторон, но в контексте рассматриваемого вопроса важно одно – колонна непрерывных металлических труб использовалась для операций подземного ремонта скважин (ПРС). К сожалению, это направление создания нефтепромыслового оборудования не получило дальнейшего развития прежде всего из-за отсутствия на тот момент надежных и дешевых гибких труб.
Приоритет в области конструирования, изготовления и промышленной эксплуатации установок с колонной гибких труб (КГТ) принадлежит фирмам США и Канады.
В настоящее время в мире эксплуатируется более 600 установок, причем их число все время возрастает. В нашей стране их количество не превышает 30.
Основной особенностью описываемого оборудования является работа гибкой трубы при наличии пластических деформаций, что требует создания труб с принципиально иными свойствами, чем изготавливаются в настоящее время. Достаточно интенсивные работы в этом направлении, специалисты ведут под эгидой ООО "ЛУКОЙЛ–Западная Сибирь" НК "ЛУКОЙЛ".
Бурное развитие техники и технологии с использованием колонны гибких труб обусловлено следующими их преимуществами:
а) при исследовании скважин:
– обеспечение возможности доставки приборов в любую точку горизонтальной скважины;
– высокая надежность линии связи со спускаемыми приборами;
б) при выполнении подземных ремонтов:
– отсутствует необходимость в глушении скважины и, как одно из следствий, не ухудшаются коллекторские свойства призабойной зоны продуктивного пласта;
– сокращается время проведения спускоподъемных операций за счет исключения свинчивания (развинчивания) резьбовых соединений колонны труб;
– уменьшается период подготовительных и заключительных операций при развертывании и свертывании агрегата;
– исключается загрязнение окружающей среды технологической и пластовой жидкостями;
в) при проведении буровых работ:
– исключается возникновение ситуаций, связанных с внезапными выбросами, открытым фонтанированием;
– обеспечивается возможность бурения с использованием в качестве бурового раствора нефти или продуктов ее переработки. Это позволяет осуществлять вскрытие продуктивного пласта оптимальным образом и совмещать процесс бурения с отбором пластовой жидкости;
– становится возможным выполнять разрушение породы в условиях депресии;
– обеспечивается эффективное бурение горизонтальных участков скважин;
– становится возможным применять устройства, информирующие бурильщика о режимах бурения и оперативного управления процессом проводки скважины. При работе с подобным оборудованием реализуется "эффект присутствия" оператора установки на забое скважины.
Весьма важным при проведении любых работ в скважине является решение социальной задачи – исключается значительный объем операций, выполняемых под открытым небом в любое время года при любой погоде. Хотя наиболее трудоемкие операции по свинчиванию и развинчиванию труб в настоящее время механизированы, объем ручного труда остается значительным.
В ряде случаев, это касается прежде всего работ в горизонтальных скважинах, применение КГТ является необходимым условием проведения операций. К таким случаям относится выполнение любых работ в горизонтальных участках большой длины.
При разбуривании и эксплуатации морских месторождений использование КГТ особенно эффективно.
Следует отметить и недостатки, присущие рассматриваемой технике. К ним, в частности, относятся:
а) самопроизвольное и неконтролируемое скручивание КГТ;
б) невозможность принудительного проворота КГТ;
в) ограниченная длина труб, намотанных на барабан;
г) сложность ремонта КГТ в промысловых условиях.
В то же время новые технологии не являются панацеей от всех бед и полностью не заменяют существующих традиционных технологий, а в ряде областей не могут быть ими заменены. Наличие оборудования для работы с колонной гибких труб не исключает применения агрегатов ПРС, подъемников и другого существующего нефтепромыслового оборудования. Оно дополняет его и в ряде случаев приумножает до сих пор не реализованные возможности.
В то же время область применения описываемых технологий постоянно расширяется. Сейчас у специалистов, работающих над созданием и совершенствованием оборудования, существует мнение, что нет таких операций или процессов при бурении и ПРС, где нельзя было бы применить КГТ. Предполагают, что в ближайшее время с помощью таких установок будут выполнять более половины всех подземных ремонтов скважин.
В нашей стране до сих пор не сформировалась и не устоялась терминология этой новой области нефтепромысловой техники и технологии. Основным применяемым термином у нас для обозначения этого направления является русифицированная транскрипция "coiled tubing" – колтюбинг, что означает трубу, наматываемую на катушку.
1. АГРЕГАТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОЛОНН ГИБКИХ ТРУБ
ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ АГРЕГАТОВ
Идея использования колонны гибких труб (КГТ) представляет собой принципиально новый подход к решению данной проблемы. При этом не само предложение о применении одной сплошной непрерывной колонны вместо собираемой из отдельных труб является новаторским, а реализация схем работоспособного оборудования в подземных условиях.
Работа с непрерывной колонной стальных труб осложнена тем, что, как известно, действующие напряжения не должны превышать предела упругости. Если же это условие не соблюдается, то ни о какой прочности при статическом или циклических нагружениях говорить не приходится.
Реализация схем работоспособного оборудования стала возможной только после решения двух технических задач: это создание колонны гибких труб, обладающих достаточно высокой циклической прочностью даже за пределами упругости, и промыслового оборудования, обеспечивающего спуск и подъем такой колонны в скважину, а также выполнение всех необходимых технологических операций. В результате решения этих задач появилась новая технология проведения буровых работ и подземного ремонта скважин на основе использования колонны непрерывных гибких труб. Причем имеется в виду новая технология выполнения не спускоподъемных операций, а всего комплекса работ. К ним относятся подготовка оборудования, выполнение операций ремонта или бурения скважины и свертывание комплекса оборудования.