vchilka.in.ua 1

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України


Дрогобицький коледж нафти і газу

Методична розробка

з дисципліни

Технологія підземного ремонту свердловин”

на тему:

Технологія підземного ремонту

свердловин з використанням

колони гнучких труб

(Колтюбінга)”

для студентів спеціальності 5.05030401

“Експлуатація нафтових і газових свердловин”

Підготував Д.Ф.Добрянський
2013

Обговорено і схвалено на засіданні циклової комісії

“Експлуатації нафтових і газових свердловин”


Протокол №____ від “____” _____________2013р.
Голова циклової комісії М.Ю.Шимко

Призначення колтюбінгової техніки
Основний принцип технології колтюбінга заключається в наступному. Безмуфтова довгомірна гнучка труба (БДТ) намотується на барабан, який встановлюється на шасі вантажного автомобіля , або на півпричепа.

З допомогою пристрою для подачі (інжектора) вона опускається в свердловину. Застосування герметизатора і превенторів дозволяє здійснювати спуск і підйом гнучкої труби без глушіння свердловини.

Термін «Coiled Tubing» в перекладі з англійської означає «труба намотана на котушку». З появою цієї технології змінилась праця нафтовиків і газовиків, відпала необхідність присутності обслуговуючої бригади біля гирла свердловини. Практично всі роботи ведуться із кабіни оператора при візуальному і автоматичному контролі параметрів, характеризуючи хід технологічного процесу.

Головною перевагою використання колтюбінгової техніки є виключення із технічного процесу самого небажаного виду робіт глушіння свердловини, при якому погіршуються колекторські властивості привибійної зони продуктивного пласта.

Крім того колтюбінгова техніка дозволяє :


  • використовувати установку в діючих свердловинах;
  • забезпечувати екологічну безпеку за рахунок витікання технологічної рідини в замкнутій системі циркуляції;


  • зменшує період підготовчих і заключних операцій при проведені ремонтних робіт;

  • забезпечує доставку приладів і інструментів в будь яку точку горизонтальних свердловин.

Дане обладнання призначене для роботи в свердловинах всіх типів – умовно вертикальних, нахилено-направлених, горизонтальних, і виконання робіт по спуску в свердловину БДТ, призначеної для виконання наступних операцій:

  • Ліквідація відкладання парафіну, гідратних і піщаних пробок в колоні НКТ;

  • Обробка привибійної зони, подача технологічних розчинів, спеціальних рідин, в тому числі розчинів соляної і плавикової кислоти, газів, включаючи азот;

  • Установка цементних мостів;

  • Виконання робіт по ізоляції пластів;

  • Буріння;



Основні складові частини обладнання:

  • Базове шасі автомобіля призначена для монтажу обладнання і транспортування його на місце проведення робіт;

  • Кабіна оператора – призначена для розміщення робочого місця оператора, пульта управління , приладів контролю;

  • Механізм підйому кабіни – призначений для підйому кабіни оператора в робоче положення;

  • Вузол намотки БДТ (барабан) призначений для забезпечення змотки – намотки БДТ при СПО і підвода в БДТ робочого середовища, закачуваного в свердловину;

  • БДТ - призначене для закачки технологічних розчинів в свердловину і закріплення інструмента при проведенні технологічних операцій;

  • Маніфольд – для підводу технологічної рідини при проведенні операцій;

  • Інжектор – призначений для спуску і підйому БДТ з інструментом в свердловину;

  • Жолоб направляючий – для направлення БДТ з барабана вузла намотки в інжектор;

  • Барабан намотки рукавів – для змотування і розмотування рукавів високого тиску, підводу гідравлічної рідини на привід інжектора;
  • Противикидне обладнання: герметизатор, блок превенторів – призначений для герметизації гирла свердловини при СПО і аварійних ситуаціях в процесі роботи свердловини без глушіння з використанням установки колтюбінга;


  • Система вимірювання і регістрації – для вимірювання і виводу на індикацію значень глибини, регістрації ваги труби, швидкості СПО, і тиску основних параметрів гідросистем;

  • Опори інжектора – призначені для установки і утримання інжектора над свердловиною.


Колтюбінгові технології базуються на використанні довгомірних (до 3000-5000м) безмуфтових гнучких (зазвичай сталевих) труб, намотуються на барабан і багаторазово що спускаються в свердловину, дозволяють здешевити ремонтно-відновлювальні роботи, а також вирішувати деякі завдання, які неможливо вирішити при застосуванні колони складових труб.

Перші спроби створення колтюбінгової техніки, в основі якої лежить використання гнучкої труби, були зроблені на початку 60-х років минулого століття. Спочатку роботи велися в напрямку створення установок капітального ремонту в діючих свердловинах невеликої глибини без їх глушіння.

Сьогодні відомі операції, що проводяться з використанням довгомірної гнучкої труби. Найбільш широко поширені такі:

  • ліквідація відкладень парафіну, гідратних і піщаних пробок в НКТ;

  • обробка привибійної зони, подача технологічних розчинів, спеціальних рідин (у тому числі лужних і кислотних розчинів) і газів;

  • спуск обладнання для проведення геофізичних досліджень, особливо в похилих і горизонтальних свердловинах;

  • установка цементних мостів;

  • виконання робіт по ізоляції пластів та ін.

Використання колтюбінгових установок спільно з азотно-бустерним комплексом дозволяє проводити освоєння свердловин пінними системами, знизити рівень рідини до необхідної глибини, продувати свердловини газоподібним азотом.

Найбільш значний ефект гнучкі труби дають при бурінні. Саме цей напрям інтенсивно розвивається в даний час. Гнучкі труби дозволяють проводити буріння на депресії без глушіння свердловин і збільшити їх дебіт в 3-5 разів. Особливо перспективним є застосування горизонтального буріння гнучкими трубами додаткових горизонтальних стовбурів з колони старої свердловини при дорозробці виснажених родовищ на пізній стадії, залученні в розробку труднодоступних запасів, відновлення бездіяльних та малодебітних свердловин. Буріння гнучкими трубами дозволяє залучити до розробку значну частину, а в перспективі - практично всі позабалансові запаси вуглеводнів і добувати додатково в Росії до 50 млн. тонн нафти і до 30 млрд. куб. м. газу щорічно.


Для того, щоб бурити свердловину і особливо розкривати продуктивні пласти похилими і горизонтальними стовбурами на депресії без їх глушіння (це найбільш ефективні та перспективні в даний час технології у світовій практиці буріння, на які націлені сьогодні широко відомі зарубіжні фірми), недостатньо створення мобільної колтюбінгової установки. Повинна бути продумана вся архітектура комплексу, включаючи спеціальне наземне і противикидне обладнання, в середині свердловини інструмент та контрольно-вимірювальні прилади, визначено можливість його створення в найкоротші терміни, виявлена необхідність і доцільність розробки, виготовлення та придбання комплектуючого обладнання, інструменту, КВП і оцінена підсумкова вартість усього комплексу.

Комплекс обладнання, внутрішньо-свердловинного інструменту і КВП для буріння свердловин з використанням колтюбінга істотно відрізняється від традиційного прийнятого. Існують два класи мобільних колтюбінгових установок, що застосовуються для буріння і закінчування свердловин: традиційні і так звані гібридні.

Традиційна колтюбінгова установка, наприклад, М-40 з тяговим зусиллям інжектора 40т, гнучкою трубою діаметром 60,3мм і довжиною до 3500м або діаметром 73мм і довжиною 2200м виробництва групи компаній Білоруського фонду розвитку і підтримки винахідництва та раціоналізації (фід) являє собою комплексну установку, змонтовану на напівпричепі з сідельним тягачем підвищеної прохідності. Вона включає барабан з гнучкою трубою, механізм подачі труби (інжектор), направляючу трубу ("гусак") із змінним радіусом для подачі труб в інжектор, кабіну оператора з панеллю керування і автономний силовий блок для забезпечення енергією барабана, інжектора та органів управління поста оператора .

Переваги установок для поточного і капітального ремонту свердловин «УРАН»

Повна автономність монтажу (не потрібні додатково вантажопідйомні пристрої, монтаж обладнання забезпечується власним гідроаніпулятором.

Раціональне компонування обладнання дозволяє проводити спускопідіймальні операції без безпосереднього контакту з фонтанною арматурою. Розвантаження гирла свердловин від ваги устаткування, що монтується на чотири опорні стійки, регульовані по висоті.

Застосована імпортна гідроапаратура. Застосування високомоментних імпортних гідромоторів «Danfos» спрощує конструкцію редукторів, приводів. Розведення гідросистеми виконане у вигляді сталевих трубопроводів, що підвищує її надійність. Великий обсяг гідробака (700л) забезпечує стабільну температуру масла в системі. Застосовано роздільне розведення гідролінії, основних систем установки, кожної від свого насоса насосної станції.

Конструкція герметизатора дозволяє вести приєднання різного інструменту (насадки, наконечники), зворотних клапанів без розбирання герметизатора; робити заміну сальника, не виймаючи ДБТ з інжектора (роз'ємний сальник), і вести візуальне спостереження за ДБТ між інжектором і фонтанною арматурою.

Комплектується допоміжним обладнанням: насадками розмивальними, втулками для ремонту труби, пристосуваннями для ремонту та фіксації ДБТ.

З метою забезпечення високої продуктивності насосів насосної установки, застосовані аксіально-поршневі насоси вітчизняного виробництва. Застосована електронна система контролю параметрів техпроцесу з можливістю фіксації параметрів у запам'ятовуючому пристрої і наявність дублюючого механічного лічильника метражу труби. Потужна система освітлення забезпечує можливість виконання робіт у нічний час доби і дозволяє освітлювати установку, гирло свердловини і додаткове устаткування.

Наявність сходів і майданчиків з огорожами дозволяє безпечно проводити роботи з монтажу та демонтажу обладнання при висоті фонтанної арматури до 5м.







Останніми роками практично всі нафтові компанії України велику увагу приділяють якості будівництва свердловин і розкриттю продуктивних пластів. Для цього широко привертають нові прогресивні технології буріння. Однією з таких технологій є буріння на рівновазі або при депресії на пласти. Розкриття пластів в умовах депресії створює передумови для збереження природного стану розкритих продуктивних порід. Традиційне буріння здійснюється на депресії, коли тиск Рсв >Рпл промивальної рідини в свердловині вищий за тиск пласта Рпл. Наслідком цього є проникнення промивальної рідини (ПР) в пласти і їх кольматація. Буріння в умовах депресії, коли Рсв ‹ Рпл, навпаки, викликає притоку флюїда пласта в свердловину, зберігаючи при цьому природні колекторні властивості порід.

Одним з найбільш технологічних способів буріння, що забезпечує розкриттю продуктивних пластів на депресії, є застосування колтюбінга. Колтюбінговий спосіб буріння (coiled tubing), заснований на використанні безмуфтових гнучких труб, знаходить широкий розвиток при бурінні нових свердловин і нових стовбурів із старих свердловин. Висока технічна і економічна ефективність досягається при бурінні похилих і горизонтальних бічних стовбурів з існуючих свердловин. Особливо ефективним колтюбінг може опинитися на родовищах, що знаходяться в пізній стадії розробки, для реанімації старого фонду свердловин шляхом забурювання бічних стовбурів.

Для буріння бічних горизонтальних стовбурів малого діаметру почато реалізацію проекту по розробці і освоєнню технології буріння на депресії із застосуванням полегшених ПР і колтюбінгового способу буріння. Проект реалізується переважно на вітчизняному устаткуванні. За замовленням АНК «Башнефть» розроблені і виготовлені колтюбінгова установка, закрита циркуляційна система з керованою системою того, що дроселює на виході з свердловини, апаратурно-програмний комплекс для контролю параметрів ПР в циркуляційній системі. Розроблені також компоненти спеціалізованого КНБК малого діаметру, в т.ч. забійний двигун, керований відхилювачем і інше. Гнучка безмуфтова труба, внутрішній діаметр якої 60,3мм, має вбудований 7-жильний каротажний кабель, який використовується для передачі інформації із вибійної телеметричної системи.


Буріння здійснюється із застосуванням закритої циркуляційної системи, а як промивальні рідини використовуються декілька типів промивальних рідин, зокрема розчин на нафтовій основі, розбавлений азотом. Для підтримки необхідного тиску ПР в привибійній зоні і регулювання його значення на гирлі свердловини створюється надмірний тиск, який підтримується керованою системою того, що дроселює. Таким чином, вибійний тиск регулюється двома способами: збільшенням або зменшенням надмірного тиску на гирлі або забезпеченням необхідної густини ПР, яка досягається її аерацією інертним газом (азотом). Процесом буріння управляють два фахівці: оператор колтюбінгової установки і оператор по режиму буріння і промивальної рідини. Оператор колтюбінгової установки розміщується в кабіні управління, в якій на екрані комп'ютерів відображається інформація зі всіх контрольно-вимірювальних приладів. Кабіна розміщена за барабаном з гнучкою трубою на одній лінії з гирлом свердловини. Оператор по режиму буріння відповідає за роботу циркуляційної системи, контролює параметри циркулюючої ПР і забезпечує заданий рівень депресії. Оператор по режиму буріння розміщується в окремій кабіні, де на інформаційному табло комп'ютера відображається інформація зі всіх наземних датчиків.

Інформація із вибійної телевимірювальної системи і наземних датчиків дозволяє визначити положення долота щодо продуктивного інтервалу, а керований з гирла відхилювач дозволяє оперативно вносити корективи до траєкторії стовбура свердловини.

Апаратурно-програмний комплекс включає:


  • комплект датчиків;

  • пристрій збору інформації і сполучення з датчиками (УСО);

  • модуль управління виконавчими механізмами бурового устаткування і циркуляційної системи;

  • комплект сполучних кабелів;

  • робоче місце оператора колтюбінгової установки;

  • робоче місце оператора по режиму буріння.


На рисунку 2 зображена схема технологічного устаткування, що входить до складу закритої циркуляційної системи, і місця установки датчиків. В цілому циркуляційна система складається з ряду ємкостей і механізмів, сполучених між собою відповідними трубопроводами. Циркуляційна система починається від відвідної лінії превентора, на якій встановлений блок того, що дроселює. З блоку того, що дроселює промивальна рідина поступає в шламовідділення, де вона відділяється від твердої фракції. Частина ПР прямує в блок пробовідбірника, який уловлює шлам з свердловини для геологічного аналізу. Після очищення від твердої фази промивальна рідина потрапляє в сепаратор, в якому відбувається розділення газу і рідини. Газ через регулятор тиску поступає на факельну лінію або в атмосферу, а рідина зливається в приймальну ємність.



Рисунок 2 - Схема розміщення датчиків в закритій циркуляційній системі

для розкриття пластів на депресії
На вході в свердловину в лінії високого тиску циркуляційної системи встановлені наступні датчики ПР: тиску, витрати, густини і температури. Датчики встановлені в спеціальному блоці маніфольда, який вмонтовується в лінію високого тиску за допомогою швидкоз‘ємних з'єднувачів БРС-60. Для контролю витрати азоту в нагнітальній лінії азотної установки вмонтовується газовий витратомір.
На виході з свердловини в лінії низького тиску після блоку того, що дроселює встановлені датчики ПР: тиску, витрати, щільності, температури і електропровідності. Датчики також змонтовані на спеціальному блоці, який встановлюється в циркуляційну систему через швидкоз’єднувач з'єднувачів БРС-73.
На сепараторі встановлюється датчик тиску, а на факельній лінії, що сполучає сепаратор з факельною установкою, вмонтований датчик сумарного газовмісту.
В приймальній ємкості встановлені контактний датчик розділу середовищ води і нафти, датчик рівня і датчик тиску. В компенсаційній ємкості встановлений датчик рівня.
Сигнали з датчиків через розподільні коробки, встановлені в місцях компактного розміщення датчиків, поступають на пристрій збору інформації і сполучення з датчиками (УСО), що знаходиться в кабіні оператора колтюбінгової установки, і далі через СОМ порт в комп'ютер оператора. Програмне забезпечення дозволяє реєструвати і візуалізувати на екрані комп'ютера всю інформацію в зручному для сприйняття вигляді. Воно має багато віконну структуру, що дозволяє одночасно контролювати інформацію із вибійної телеметричної системи і з датчиків, змонтованих на колтюбінговій установці. Комп'ютер оператора колтюбінгової установки сполучений в єдину мережу з комп'ютером оператора по режиму буріння.

Програмне забезпечення дозволяє контролювати і підтримувати заданий рівень ПР в приймальних і компенсаційних ємкостях. При збільшенні або зменшенні рівня ПР в приймальній ємкості, в порівнянні із заданим, комп'ютер видає сигнал, що управляє, на модуль управління виконавчими механізмами, який включає перекачуючі насоси на закачування або на відкачування.

Слід зазначити, що дана робота є одним з перших дослідів розробки вітчизняної апаратури і технології геолого-технологічних досліджень в процесі буріння на полегшених ПР із застосуванням колтюбінгових установок.

Список посилань на джерела



  1. Вайншток С.М., Молчанов А.Г., Некрасов В.И., Чернобровкин В.И. Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб.-М.: Издательство Академии горных наук, 1999.-224с.

  2. Світлицький В.М., Синюк Б.Б., Троцький В.П. Техніка та технологія підземного ремонту свердловин: Навч. посібник –Х.: Прапор, 2007.- 496с.

  3. СЗАО “ФИДМАШ”. Установка колтюбинговая МК20Т. Руководство по експлуатации М20.00.00.000-50 РЭ.

  4. “Роль и перспективы Колтюбинга”. Microsoft Office PowerPoint (PPT) документ.