Спуско-подъемные операции в нефтегазовом производстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

I глава. Спуско-подъёмные операции

1.1 Технические средства для проведения спуско-подъемных операций

1.2 Оборудование для механизации спуско-подъемных операций

II глава. Сборка КНБК и бурильной колоны

Заключение

Литература



Введение

Нефтяные и газовые скважины бурят на суше и на море при помощи буровых установок. В последнем случае буровые установки монтируются на эстакадах, плавучих буровых платформах или судах, а так же применяется спуско-подъемных операций. И на буровых установках меня заинтересовали спуско-подъемные операции.

Существуют также разработки уникальных электрогидравлических кранов для работ на буровых платформах грузоподъемностью до 80 тонн и максимальным вылетом стрелы до 19 метров.

Подобные подъемные краны могут эксплуатироваться совместно, управление ими осуществляется из одной кабины и грузоподъемность увеличивается, таким образом, до 160 тонн.

Эта разработка может активно применяться на буровых добывающих платформах, что особенно актуально в преддверии освоения арктического континентального шельфа.

Спуско-подъемных операций актуальны для целей механизации и автоматизации нефтегазового производства, меня заинтересовала эта тема.

И поскольку операции по спускоподъему очень трудоемки и характеризуются высокой повторностью, что обусловливает важность задачи их механизации и автоматизации.

Для этой задачи обычно используется следующий набор инструментальных механизмов:

- комплекс механизмов АСП

- буровой автоматический ключ

- пневматические роторные клинья

- пневмор-скрепптель

- механические машинные ключи

Таким образом, намечены два пути решения проблемы механизации и автоматизации спуско-подъемных операций:

первый путь - последовательное использование отдельных устройств;

второй путь - разработка и внедрение в производство высокопроизводительного комплексного агрегата с функциями механизации и автоматизации спуско-подъемных операций.

В настоящее время предпочтение отдается второму пути.

Пример АСП 3М1

С этой целью активно эксплуатируются так называемые АСП (КМСП) - комплексы механизмов механизации и автоматизации спуско-подъемных операций.

Они позволяют:

механизировать все операции технологического процесса спуско-подъемных операций свечей

сократить время спуско-подъемных операций до 35-40% (в сравнении с ручным способом).



I глава. Спуско-подъёмные операции

При бурении скважины наиболее трудоемкими и опасными работами являются спуско-подъемные операции. Анализ несчастных случаев показывает, что на спуско-подъемные операции приходится наибольшее их количество. В основном эти несчастные случаи происходят из-за применения неправильных приемов труда, несоблюдения правил безопасности, нахождения рабочих в опасных зонах рабочей площадки, несогласованности в работе между бурильщиком и его помощниками. Для улучшения условий труда рабочих буровой бригады повсеместно внедряется механизация спуско-подъемных операций.

Для того чтобы создать безопасные условия труда в процессе производства спуско-подъемных операций, необходимо соответствие технического состояния бурового оборудования и инструмента правилам и нормам техники безопасности.

Опыт эксплуатации машинных ключей показал, что рабочие часто получают травмы при выполнении следующих операции:

1) когда рабочие, взявшись непосредственно за ключи руками, накладывают ключ на бурильную трубу;

2) в моменты закрепления и открепления труб, когда ключи приводятся в действия при помощи стягивание устройств.

Подвод, отвод, закрывание и открывание ключа являются часто повторяющимися элементами операции спуска и подъема инструмента. Если ручка ключа неудобна для обхвата и имеет шероховатую поверхность, то не исключена опасность защемления и ушиба руки рабочего. Для исключения травматизма необходимо, чтобы поверхность ручки машинного ключа была гладкой, а место расположения ручки исключало возможность защемления и ушиба рук рабочих. Диаметр ручки должен быть в пределах 20-- 30 мм, а размер ее -- не менее 120--70 мм.

При раскреплении замковых соединений бурильных труб нередко, наблюдается самопроизвольное открывание ключа, которое становится причиной возникновения несчастных случаев.

Для устранения опасности травмирования рабочих необходимо следить за исправностью запорного устройства ключа. Это предотвратит возможность самопроизвольного открывания ключа под нагрузкой.

При креплении или раскреплении свечей машинные ключи иногда ломаются, вызывая травмирование рабочих. Поломки ключа в основном происходят, когда для раскрепления замкового соединения требуется приложить к рычагу ключа максимальное усилие, которое оказывается больше допустимого. Для предотвращения поломок ключей и связанных с этим несчастных случаев неооходимо применять исправные ключи, в которых отсутствуют трещины, наплывы и другие дефекты, приводящие к слому ключа, а также не создавать нагрузки выше допустимой.

При работе машинных ключей установка и снятие сухарей зачастую осуществляются с помощью ударных инструментов. При подгонке сухарей последние часто плотно входят в пазы, что затрудняет смену их при износе.

Для исключения несчастных случаев надо подбирать сухари, размер которых соответствовал бы размеру паза машинного ключа с тем, чтобы установка и снятие сухарей производились без приложения больших усилий.

При работе машинных ключей наблюдаются случаи заедания шарнирных соединений вследствие того, что после работы ключи не промываются и остатки промывочной жидкости образуют корку. Несвоевременная смазка ключа тоже является причиной его заедания. Кроме того, заедание может происходить при погнутом пальце или его чрезмерной посадке. Поэтому при спуско-подъем-ных работах необходимо проверять наличие смазки в шарнирных соединениях пальца, плавность движения отдельных челюстей и наличие пружин в защелке

Большое значение имеет место расположения подвесных ключей, т. е. расстояние их от центра скважины.

1.1 Технические средства для проведения спуско-подъемных операций

Спуско-подъёмные операции (СПО) в разведочном бурении производятся в процессе углубления скважины для спуска и извлечения бурового снаряда. СПО -- наиболее трудоёмкий процесс, общая продолжительность которого за время бурения скважины возрастает с увеличением её глубины, а также с ростом механической скорости. Удельный вес времени на проведение СПО при бурении мягких пород в 2-3 раза выше, чем при бурении крепких пород.

Для облегчения труда рабочих и ускорения работ созданы и разрабатываются различные механизмы, приспособления и инструмент для подъёма и спуска, свинчивания и развинчивания элементов бурового снаряда. Одним из методов сокращения затрат времени на СПО - это совмещение по времени проведения отдельных элементов технологической цепи операции по спуску и подъёму.

Дальнейшая механизация и автоматизация ручного труда и трудоёмких операций при сооружении скважин, в том числе и СПО, - один из путей повышения производительности буровых работ, улучшения условий и безопасности труда.

Талевая оснастка

При нагрузках на крюке, превосходящих грузоподъёмность лебёдки, применяют талевую оснастку (полиспаст). Талевая оснастка состоит из двух групп блоков в обоймах (подвижной и неподвижной) и пропущенного через них стального каната, который одним концом крепится к барабану лебёдки, другим - к грузоподъёмному крюку на подвижной обойме.

Механизмы и приспособления для свинчивания и развенчивания бурового инструмента

Труборазворот РТ-1200-2М

Шарнирные ключи

Элеваторы, вертлюги-сальники, фарштули

Элеватор является грузоподъёмным приспособлением, которое служит для соединения каната лебёдки с буровым снарядом при спуске или подъёме его из скважины.

Элеватор кольцевой типа ЭК

Полуавтоматический элеватор Э-18/50

Элеваторы МЗ-50-80

Элеваторы типа ЭН

Вертлюг-сальники предназначены для подачи промывочной жидкости из неподвижного нагнетательного шланга во вращающуюся колонну бурильных труб, а также для удержания снаряда в подвешенном состоянии при перекреплении зажимного патрона вращателя бурового станка и для снятия излишней осевой нагрузки.

Фарштуль (рис.) предназначен для проведения спуско-подъёмных операций. Он является одним из простейших грузоподъёмных приспособлений, предназначенных для проведения спуско-подъёмных операций. При подъёме (спуске) фарштулем подхватывают колонну бурильных труб (свечу) под муфту замка. Фарштули выпускаются для труб диаметром 42 мм, грузоподъёмностью 30 кН и диаметром 50 мм грузоподъёмностью 50 и 100 кН.

Кронблоки, талевые блоки

Для производства спуско-подьемных операций буровые вышки и мачты оснащаются грузоподъемными средствами: кронблоками и талевыми блоками.

Стальные канаты

Все буровые установки, имеющие грузоподъёмные лебёдки, снабжены стальными канатами, с помощью которых осуществляются спуско-подъёмные операции. Канаты используют также в качестве растяжек, повышающих устойчивость буровых вышек при их значительной высоте.



1.2 Оборудование для механизации спуско-подъемных операций

Оборудование для механизации спуско-подъемных операций включает талевую систему и лебедку. Талевая система состоит из неподвижного кронблока (рис.1), установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока (рис.2), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка. Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб.

Рис. 1. Кронблок:

1 - шкифы; 2 - ось; 3 - рама; 4 - предохранительный кожух; 5 - вспомогательные шкифы.



Рис. 2. Талевый блок:

1 - траверса; 2 - шкифы; 3 - ось; 4 - предохранительные кожухи; 5 - щеки; 6 - серьга.

Иногда применяют крюкоблоки - совмещенную конструкцию талевого блока и бурового крюка.

На крюке подвешивается бурильный инструмент: при бурении - с помощью вертлюга, а при спускоподъемных операциях - с помощью штропов и элеватора (рис. 3).

Рис. 3. Схема подвешивания бурильной трубы при спуско-подъемных операциях:

а - схема;б-элеватор

1 - бурильная труба; 2 - элеватор; 3 - штроп.

Буровая лебедка предназначена для выполнения следующих операций:

спуска и подъема бурильных и обсадных труб;

удержания на весу бурильного инструмента;

подтаскивания различных грузов, подъема оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т.п.

Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответствующей грузоподъемности

Для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию замковых соединений бурильной колонны внедрены автоматические буровые ключи АКБ-ЗМ и подвесные ключи ПБК-1, пневматический клиновой захват ПКР-560 для механизированного захвата и освобождения бурильных труб.

Ключ АКБ-ЗМ (рис. 4) устанавливается между лебедкой и ротором 4 на специальном фундаменте. Его основными частями являются блок ключа 1, каретка с пневматическими цилиндрами 2, стойка 3 и пульт управления 5. Блок ключа - основной механизм, непосредственно свинчивающий и развинчивающий бурильные трубы. Он смонтирован на каретке, которая перемещается при помощи двух пневматических цилиндров по направляющим: либо к бурильной трубе, установленной в роторе, либо от нее.

Зажимные устройства, как и механизм передвижения блока ключа, работают от пневматических цилиндров, включаемых с пульта управления 4. Для этого в систему подается сжатый воздух от ресивера.



Рис. 4. Ключ буровой АКБ-ЗМ:

1 - блок ключа; 2 - каретка с пневматическими цилиндрами; 3 - стойка; 4 - пульт управления.

Ключ ПБК-1 подвешивается в буровой на канате. Высота его подвески регулируется пневматическим цилиндром с пульта управления.

Пневматический клиновой захват ПКР-560 служит для механизированного захвата и освобождения бурильных и обсадных труб. Он монтируется в роторе и имеет четыре клина, управляемых с пульта посредством пневмоцилиндра.



II глава. Сборка КНБК и бурильной колонны

Перед бурением скважины КНБК собирают на полу вышки. Вначале на долото навинчивают наддолотный переводник, затем соединяют УБТ и стабилизаторы. После этого КНБК спускают в скважину и подвешивают в роторе на последнем замке (на муфте). Бурильные трубы укладывают на мостках, прилегающих к буровой. Для подъема каждой бурильной трубы используют малый подъемный кран, установленный на буровой. Каждую трубу размещают сначала в шурфе для двухтрубки перед спуском ее в скважину. спуск подъем инструмент бурение

Ведущую трубу и ее направляющие вкладыши помещают в шурф, пробуренный рядом с шурфом для двутрубки. В подвышечном основании дня них выполнены отверстия. Оба шурфа обсаживают трубами Ведущую трубу и ее направляющие вкладыши поднимают из своего шурфа и соединяют с бурильной трубой в шурфе для двухтрубки. Всю компоновку затем поднимают и подают к ротору для соединения с КНБК.

Бурильные трубы соединяют с верхней частью УБТ с помощью пневматического бурового ключа и специального машинного ключа с сухарями. Пневматический ключ используют для первичного свинчивания, а машинный ключ -- для окончательного крепления. После этого бурильную колонну спускают в скважину и включают ротор для передачи вращения бурильной колонне Ведущую трубу медленно опускают до тех пор, пока долото не достигнет забоя На поверхности это заметно по уменьшению веса бурильной колонны (или, так называемая, осевая нагрузка на долото) Нагрузку определяют по индикатору веса на пульте управления бурильщика, соединенному гидравлическим шлангом с датчиком натяжения, который, в свою очередь, соединен с креплением неподвижного конца талевого каната.

Бурильщик регулирует нагрузку на долото в соответствии с требованиями программы бурения, подготавливаемой технологическим отделом. Каждый тип породы требует различных сочетаний нагрузки на долото и частоты вращения для достижения максимальной проходки. Таким образом, скважину бурят при переменной осевой нагрузке на долото, вращении и промывке.

Большинство ведущих труб имеет длину 12 м, что позволяет пробурить скважину на глубину 12 м, когда верхняя часть ведущей трубы достигает ротора.

Затем скважину бурят при добавлении дополнительных труб в состав бурильной колонны (наращивание). Обычно сначала наращивают по одной трубе путем поднятия всей ведущей трубы над ротором. После этого под верхней муфтой бурильной трубы устанавливают клинья для удерживания ее в роторе. Затем ведущую трубу отсоединяют и подают к шурфу для двухтрубки, в котором ее устанавливают в муфту заранее доставленной в шурф бурильной трубы. Пневматическим ключом, расположенным на дневной поверхности, сначала свинчивают трубы, а машинный ключ используют для окончательного до-крепления.

Затем ведущую трубу поднимают (с помощью лебедки) и соединяют с бурильной трубой, которая удерживается в роторе. Наращенную бурильную колонну спускают в скважину, и начинается снова процесс бурения. На рис. 1. представлена схема процесса наращивания.

Процесс наращивания бурильного инструмента повторяется до тех пор, пока не износится долото или не будет достигнута проектная глубина скважины. После этого всю бурильную колонну извлекают из скважины.



Рис 1. Схема наращивания бурильного инструмента.

1 -- спуск бурильной трубы в шурф для двухтрубки, 2 -- подъем соединения с мостков (стеллажа) для труб, 3 -- свинчивание вертлюга и ведущей трубы с бурильной трубой, 4 -- посадка в муфту бурильной трубы; 5 -- наращенная бурильная колонна готова к бурению.

Спуско-подъемные операции включают процесс спуска бурильной колонны в скважину и подъема ее из скважины. Бурильную колонну из скважины часто поднимают для замены долота или перед спуском обсадной колонны после достижения необходимой глубины. Спуск всей бурильной колонны осуществляют после замены долота или при расширении ствола и промывке ее буровым раствором.

На рис. 2 представлена схема последовательности операций при подъеме инструмента из скважины. Процесс начинается с поднятия рабочей трубы над ротором, установки клиньев и отвинчивания ведущей трубы и вертлюга с верхнего соединения бурильной колонны и их установки в шурф под ведущую трубу.

Бурильные трубы с помощью элеватора и лебедки поднимают над полом вышки. Элеваторы для подъема бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб (НКТ) представлены на (рис. 3, а, б, в) соответственно. Элеватор представляет собой устройство типа хомута, которое защелкивается на трубе, что позволяет поднимать бурильную колонну из скважины.

Рис 2 Схема последовательности подъемных операций

1 -- шурф под двухтрубку, 2 -- палец, 3 -- стальная балка; 4 -- полати для верхового рабочего.

Бурильную колонну обычно извлекают комплектом из трех труб (свеча бурильных труб). Свечу бурильных труб (длиной около 28 м) поднимают над ротором и раскрепляют в замке машинными ключами и пневмораскрепителем или с помощью обратного вращения ротора. Верхнюю часть свечи принимает верховой рабочий, располагающийся на полатях, где он освобождает свечу из элеватора. Затем верхнюю часть свечи направляют за специально предназначенный для этого палец, установленный на раме для свечей (подсвечнике). До этого рабочий, работающий у ротора, подает конец свечи к подсвечнику (площадке на полу вышки), который расположен под полатями верхового рабочего. Свободные элеваторы затем опускают и закрепляют на оставшейся бурильной колонне, клинья для захвата убирают из ротора и следующую свечу бурильных труб извлекают из скважины.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся бурильная колонна не будет поднята из скважины и установлена в буровой вышке.

При спуске последовательность та же, что и при подъеме, но в обратном порядке, т. е. трубу поднимают с подсвечника с помощью элеватора. К.НБК, включающую долото и УБТ, спускают в скважину в первую очередь.

Когда скважина пробурена, опробована и закончена, свечи бурильных труб разбирают на отдельные трубы для передвижения на новую буровую.

Рис 3 Элеваторы для труб

Особенности технологии бурения

Технологические операции, и в первую очередь режимы бурение вертикальных и наклонных скважин, проходимых подземных условиях, остаются теми же, что и при бурении с поверхности, и отличаютьсятолько при бурении горизонтальных, слабонаклонных и восстающих скважин.

Спуско-подъёмные операции относиться к наиболее трудоемким работам в бурении. На приходится до 40% всего времени, затраченного на строительство скважины. Автоматизация и механизация этих работ в бурении является наиболее эффективным средством совершенствование их организации.

Важное значение для сокращения затрат времени, труда и средства на спуско - подъемные операции имеют также своевременная подготовка каждого рабочего буровой вахты (бригады) к выполнению отдельных рабочих приемов; четкое распределение функций между рабочими и согласованное, точное их выполнение; своевременная подготовка и правильное расположение инструмента на рабочем месте; выбор высота буровой вышки в соответствии с глубиной скважин и длиной свечи бурильных труб; выполнение спуско - подъемных операций при наиболее полном использовании мощности оборудования; содержания рабочего места в чистоте и свободным от ненужных при работе предметов.

Все технические и организационные мероприятия в процессе механического бурения в первую очередь направлены на повышение скорости проходки и сооружение скважины в заданном направлении.

Повышение скорости проходки в значительной мере зависит от правильного выбора режима бурения, к основным параметрам которого относится осевая нагрузка на долото, число оборотов долота в минуту, количество и качество промывочной жидкости.



Заключение

Спуско-подъемными называются операции, когда долото поднимается на поверхность так, что оно (или КНБК) могут быть заменены. Затем бурильная колонна спускается в скважину. На проведение этой операции может потребоваться от 2 до 24 часов в зависимости от глубины скважины.

Перед подъемом обычной практикой является прокачка раствора с забоя с последующей закачкой высокоплотной пачки (обычно 5 -7 м3 с плотностью на 0.1 - 0.2 г/см3 выше плотности активной системы). Уровень в трубах должен быть 60 - 80 м. Это делается для предотвращения перелива - причиной которого является утяжеленный буровой раствор в затрубном пространстве (в следствие высокого содержания шлама) выталкивающий более легкий буровой раствор обратно в бурильную колонну. Это вызывает подъем с переливом - как неприятное, так и опасное явление для буровой бригады. Высокоплотная пачка обычно готовится верховым рабочим по инструкциям бурильщика. Помните, что необходимо, чтобы в рабочей емкости всегда был достаточный объем раствора, который может быть использован бурильщиком. При подъеме инструмента необходимо также доливать раствор в затрубное пространство для компенсации объема, занимавшегося бурильной колонной

Ведение спуско-подъемных операций должно осуществляться с использованием механизмов для свинчивания-развинчивания труб и специальных приспособлений.

Между бурильщиком и верховым рабочим должна быть обеспечена надежная связь, в т.ч. путем установления четкого порядка обмена сигналами между верховым рабочим и бурильщиком.

Скорости спуско-подъемных операций с учетом допустимого колебания гидродинамического давления и продолжительность промежуточных промывок регламентируются проектом. При отклонении реологических свойств бурового раствора и компоновок бурильной колонны от проектных необходимо внести коррективы в регламент по скорости спуско-подъемных операций с учетом допустимых колебаний гидродинамического давления.

Запрещается проводить спуско-подъемные операции при:

- отсутствии или неисправности ограничителя подъема талевого блока, ограничителя допускаемой нагрузки на крюке;

- неисправности спуско-подъемного оборудования и инструмента;

- неполном составе вахты для работ на конкретной установке;

- скорости ветра более 20 м/с;

- потери видимости более 20 м при тумане и снегопаде.

Буровая бригада ежесменно должна проводить профилактический осмотр подъемного оборудования (лебедки, талевого блока, крюка, крюкоблока, вертлюга, штропов, талевого каната и устройств для его крепления, элеваторов, спайдеров, предохранительных устройств, блокировок и др.) с записью в журнале.

Режимы подъема ненагруженного элеватора, а также снятие с ротора колонны бурильных и обсадных труб должны исключать возможность раскачивания талевой системы.



Литература

1. Акулышин А.Н. и др. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин.- М.: Недра, 1889 г. 480 с.

2. Бухаленко Е.И. и др. Техника и технология промывки скважин.- М.: Недра, 1982.- 197 с.

3. Вадецкий Ю.В., Бурение нефтяных и газовых скважин, М., 1967;

4. Оборудование и инструменты для ремонта нефтяных скважин. Крец В.Г., Шмурыгин В.А. и др.- Томск: Изд. ТПУ, 1996. 72 с.

5. Попов А.Н. Спивак А.И./Технология бурения нефтяных и газовых скважин

Размещено на Allbest.ru